Neutron opóźniony - Polski Serwis Naukowy

Neutrony opóźnione – neutrony powstające w reakcji rozszczepienia ciężkich jąder, emitowane z opóźnieniem większym niż 0,05 s. Charakteryzują się mniejszą średnią energią, wynoszącą ok. 0,5 M eV. Mają zasadnicze znaczenie w sterowaniu reaktywnością reaktorów jądrowych.

Reaktor jądrowy – urządzenie, w którym przeprowadza się z kontrolowaną szybkością reakcje jądrowe; na obecnym etapie rozwoju nauki i techniki (rok 2011) są to przede wszystkim reakcje rozszczepienia jąder atomowych. Reakcje te mają charakter łańcuchowy - produkty reakcji (w tym głównie neutrony) mogą zainicjować kilka następnych. Aby uniknąć lawinowego wzrostu szybkości reakcji, reaktor dzieli się na strefy wypełnione na przemian paliwem, chłodziwem oraz moderatorem, czyli substancją spowalniającą neutrony. Szybkość reakcji kontrolowana jest m.in. przez zmianę wzajemnego położenia lub proporcji tych składników, a także przez wprowadzanie dodatkowych substancji pochłaniających lub spowalniających neutrony, zawartych w tzw. prętach regulacyjnych (służących do normalnej regulacji parametrów reakcji) oraz prętach bezpieczeństwa (stosowanych do awaryjnego wyłączania reaktora). Substancjami używanymi do pochłaniania neutronów termicznych są m.in. bor i kadm, natomiast jako moderatorów używa się m.in. berylu, grafitu, a także wody, pełniącej równocześnie rolę chłodziwa.

Reaktywność reaktora − miara stopnia zmian mocy reaktora jądrowego. Reaktywność większa od zera oznacza wzrost mocy. Reaktywność mniejsza od zera oznacza spadek mocy. Awarie reaktorów jądrowych związane ze zmianami reaktywności nazywane są awariami reaktywnościowymi.

Przyczyna obecności neutronów w produktach rozszczepienia

Z charakteru oddziaływania jądrowego wynika, że w jądrach lekkich liczba protonów i neutronów jest taka sama. Dla cięższych jąder liczba neutronów zaczyna przeważać – im cięższe jądro, tym więcej neutronów musi zawierać, aby zachować stabilność. Podczas rozszczepienia z ciężkiego jądra powstają jądra lżejsze, które potrzebują mniejszej liczby neutronów do utrzymania stabilności. Nadmiar neutronów jest emitowany – zwykle są to 2-3 neutrony powstające w jednym akcie rozpadu (średnio ok. 2,5 neutronu).

Jądro atomowe – centralna część atomu zbudowana z jednego lub więcej protonów i neutronów, zwanych nukleonami. Jądro stanowi niewielką część objętości całego atomu, jednak to w jądrze skupiona jest prawie cała masa. Przemiany jądrowe mogą prowadzić do powstawania ogromnych ilości energii. Niewłaściwe ich wykorzystanie może stanowić zagrożenie dla środowiska.

Język polski (polszczyzna) należy wraz z językiem czeskim, słowackim, pomorskim (kaszubskim), dolnołużyckim, górnołużyckim oraz wymarłym połabskim do grupy języków zachodniosłowiańskich, stanowiących część rodziny języków indoeuropejskich.

Neutrony natychmiastowe i opóźnione

Większość neutronów powstaje niemal natychmiast podczas rozszczepienia jądra, czyli w czasie krótszym niż 10 fs (10s) – neutrony takie nazywane są natychmiastowymi. Część natomiast emitowana jest z pewnym opóźnieniem. Opóźnienie to może sięgać nawet jednej minuty. Neutronów, które powstają z opóźnieniem powyżej 0,05 s, w produktach rozszczepienia jąder uranu U jest ok. 0,65-0,75%. Dla Pu wynosi 0,21%. Dla U, 0,264%.

Elektronowolt (eV) – jednostka energii stosowana w fizyce. Jeden elektronowolt jest to energia, jaką uzyskuje elektron, który jest przyspieszany napięciem równym 1 woltowi:

Przyczyna opóźnienia

Jądro po rozszczepieniu, i ewentualnie emisji pierwszego natychmiastowego neutronu, pozostaje niestabilne i ulega ciągowi rozpadów β. Po niektórych z tych rozpadów jądro może być w tak wysokim stanie wzbudzenia, że emitowany jest kolejny neutron – właśnie neutron opóźniony.

Źródła

I.W. Sawieliew: Wykłady z fizyki 3. Wyd. 2. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 1994, s. 301-302. ISBN 83-01-11605-6.
Podstawy zapewnienia bezpieczeństwa elektrowni jądrowych. W: Andrzej Strupczewski: Awarie reaktorowe a bezpieczeństwo energetyki jądrowej. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1990, s. 26. (pol.)