Нейтронный поток - Neutron flux

В нейтронный поток, φ, является скаляр количество, используемое в ядерная физика и физика ядерных реакторов. Это общая длина, пройденная всеми свободными нейтроны за единицу времени и объема.^[1] Эквивалентно его можно определить как количество нейтронов, проходящих через небольшую сферу радиуса ${\displaystyle R}$ во временном интервале, деленном на ${\displaystyle \pi R^{2}}$ (сечение сферы) и по временному интервалу.^[2] Обычный единица измерения см⁻²s⁻¹ (нейтронов на квадратный сантиметр в секунду).

В нейтронный флюенс определяется как нейтронный поток интегрированный за определенный период времени, поэтому его обычная единица измерения - см⁻² (нейтронов на квадратный сантиметр).

Естественный нейтронный поток

Поток нейтронов в асимптотическая ветвь гигантов звезды И в сверхновые отвечает за большую часть естественных нуклеосинтез производство элементы Тяжелее чем утюг. В звездах наблюдается относительно низкий поток нейтронов порядка 10⁵ до 10¹¹ см⁻² s⁻¹, в результате чего происходит нуклеосинтез s-процесс (медленный нейтрон -процесс захвата). Напротив, после сверхновой с коллапсом ядра наблюдается чрезвычайно высокий поток нейтронов, порядка 10³² см⁻² s⁻¹,^[3] в результате нуклеосинтеза r-процесс (быстрый нейтрон -процесс захвата).

Атмосферный поток нейтронов, по-видимому, от гроз, может достигать уровня 3 · 10⁻² до 9 · 10⁺¹ см⁻² s⁻¹.^[4][5] Однако недавние результаты^[6] (признано недействительным первоначальными исследователями^[7]), полученные с помощью неэкранированных сцинтилляционных детекторов нейтронов, показывают уменьшение потока нейтронов во время гроз. Недавние исследования подтверждают, что молнии генерируют 10¹³–10¹⁵ нейтронов в разряде через фотоядерные процессы.^[8]

Искусственный нейтронный поток

Дальнейшая информация: Нейтронное излучение

Искусственный нейтронный поток относится к нейтронному потоку, который создается человеком, либо в качестве побочных продуктов от оружия или производства ядерной энергии, либо для конкретного применения, например, от исследовательский реактор или по раскол. Поток нейтронов часто используется для инициирования деление нестабильных крупных ядер. Дополнительный нейтрон (ы) может привести к тому, что ядро ​​станет нестабильным, что приведет к его распаду (расщеплению) с образованием более стабильных продуктов. Этот эффект важен в реакторы деления и ядерное оружие.

В ядерном реакторе деления поток нейтронов является первичной величиной, измеряемой для управления реакцией внутри. Форма потока - это термин, применяемый к плотности или относительной силе потока, когда он движется вокруг реактора. Обычно самый сильный нейтронный поток происходит в середине активной зоны реактора, уменьшаясь к краям. Чем выше поток нейтронов, тем больше вероятность возникновения ядерной реакции, поскольку большее количество нейтронов проходит через площадь в единицу времени.

Флюенс нейтронов стенки корпуса реактора

А корпус реактора типовой атомной электростанции (PWR ) выдерживает за 40 лет (32 полных реакторных года) эксплуатации примерно 6,5 × 10¹⁹ см⁻² (E > 1 МэВ ) флюенса нейтронов.^[9] Из-за нейтронного потока корпусы реакторов страдают от нейтронное охрупчивание.

Смотрите также

• Нейтронное излучение
• Нейтронный транспорт

Рекомендации

1. Руди Дж. Дж. Стаммлер, Максимо Хулио Аббате, Методы физики стационарных реакторов в ядерном проектировании. ISBN  978-0126633207
2. К. Х. Бекуртс, К. Вирц: Нейтронная физика. Springer 1964 г., ISBN  978-3-642-87616-5, стр. 82–83
3. Бербидж, Э. Маргарет; Burbidge, G.R .; Фаулер, Уильям А .; Хойл, Ф. (октябрь 1957 г.). «Синтез элементов в звездах». Обзоры современной физики. 29 (4): 548–650. Bibcode:1957РвМП ... 29..547Б. Дои:10.1103 / RevModPhys.29.547. Получено 22 января 2020.
4. Гуревич, А. В .; Антонова, В. П. (2012). «Сильный поток нейтронов низкой энергии, производимый грозами». Письма с физическими проверками. Американское физическое общество. 108 (12): 125001. Bibcode:2012ПхРвЛ.108л5001Г. Дои:10.1103 / PhysRevLett.108.125001. PMID  22540588.
5. Гуревич, А. В .; Альменова, А. М. (2016). «Наблюдения высокоэнергетического излучения во время гроз на Тянь-Шане». Физический обзор D. Американское физическое общество. 94 (2): 023003. Bibcode:2016ПхРвД..94б3003Г. Дои:10.1103 / PhysRevD.94.023003.
6. Алексеенко, В .; Arneodo, F .; Bruno, G .; Ди Джованни, А .; Fulgion, W .; Громушкин, Д .; Щеголев, О .; Стенкин Ю.А. Степанов, В .; Сулаков, В .; Яшин И. (2015). «Уменьшение количества нейтронов в атмосфере, наблюдаемое во время гроз». Письма с физическими проверками. Американское физическое общество. 114 (12). Bibcode:2015ПхРвЛ.114л5003А. Дои:10.1103 / PhysRevLett.114.125003.
7. Гуревич, А. В .; Птицын, М. О. (2015). "Комментарий к" уменьшению количества нейтронов в атмосфере, наблюдаемому во время грозы"". Письма с физическими проверками. Американское физическое общество. 115 (12): 179501. Bibcode:2015PhRvL.115q9501G. Дои:10.1103 / PhysRevLett.115.179501. PMID  26551144.
8. Кон, Кристоф; Диниз, Габриэль; Хараке, ГМушин (2017). «Механизмы производства лептонов, фотонов и адронов и их возможная обратная связь, близкая к лидерам молний». Журнал геофизических исследований: атмосферы. Американский геофизический союз. 122 (2): 1366. Bibcode:2017JGRD..122.1365K. Дои:10.1002 / 2016JD025445. ЧВК  5349290. PMID  28357174.
9. Оценка безопасности корпуса реактора Borssele для атомной электростанции, п. 29, 5.6 Расчет флюенса нейтронов.