Эмиссия нейтронов - Neutron emission

Эмиссия нейтронов это режим радиоактивный распад в котором один или несколько нейтроны выброшены из ядро. Это происходит в наиболее богатых нейтронами / протонодефицитных нуклиды, а также от возбужденных состояний других нуклидов, как в фотонейтронное излучение и испускание бета-запаздывающих нейтронов. Поскольку в этом процессе теряется только нейтрон, количество протоны остается неизменным, и атом не становится атомом другого элемента, а другого изотоп того же элемента.

Нейтроны также производятся в спонтанный и индуцированное деление некоторых тяжелых нуклидов.

Спонтанное нейтронное излучение

Как следствие Принцип исключения Паули, ядра с избытком протонов или нейтронов имеют более высокую среднюю энергию на нуклон. Ядра с достаточным избытком нейтронов имеют большую энергию, чем комбинация свободного нейтрона и ядра с одним нейтроном меньше, и поэтому могут распадаться с испусканием нейтронов. Ядра, которые могут распадаться в результате этого процесса, описываются как лежащие за пределами капельная линия нейтронов.

Два примера изотопов, испускающих нейтроны: бериллий-13 (распадаясь на бериллий-12 со средней жизнью 2.7×10⁻²¹ s) и гелий-5 (гелий-4, 7×10⁻²² s).^[1]

В таблицах режимов ядерного распада нейтронное излучение обычно обозначается аббревиатурой п.

Излучатели нейтронов слева от нижней пунктирной линии (см. Также: Таблица нуклидов )
Z →	0	1	2
п ↓	п	ЧАС	Он	3	4	5
0		¹ЧАС		Ли	Быть	B	6
1	¹п	²ЧАС	³Он	⁴Ли	⁵Быть	⁶B	C	7
2		³ЧАС	⁴Он	⁵Ли	⁶Быть	⁷B	⁸C	N	8
3		⁴ЧАС	⁵Он	⁶Ли	⁷Быть	⁸B	⁹C	¹⁰N	О	9
4		⁵ЧАС	⁶Он	⁷Ли	⁸Быть	⁹B	¹⁰C	¹¹N	¹²О	F	10			13
5		⁶ЧАС	⁷Он	⁸Ли	⁹Быть	¹⁰B	¹¹C	¹²N	¹³О	¹⁴F	Ne	11	12	Al
6		⁷ЧАС	⁸Он	⁹Ли	¹⁰Быть	¹¹B	¹²C	¹³N	¹⁴О	¹⁵F	¹⁶Ne	Na	Mg	¹⁹Al	14
		7	⁹Он	¹⁰Ли	¹¹Быть	¹²B	¹³C	¹⁴N	¹⁵О	¹⁶F	¹⁷Ne	¹⁸Na	¹⁹Mg	²⁰Al	Si
		8	¹⁰Он	¹¹Ли	¹²Быть	¹³B	¹⁴C	¹⁵N	¹⁶О	¹⁷F	¹⁸Ne	¹⁹Na	²⁰Mg	²¹Al	²²Si
			9	¹²Ли	¹³Быть	¹⁴B	¹⁵C	¹⁶N	¹⁷О	¹⁸F	¹⁹Ne	²⁰Na	²¹Mg	²²Al	²³Si
				10	¹⁴Быть	¹⁵B	¹⁶C	¹⁷N	¹⁸О	¹⁹F	²⁰Ne	²¹Na	²²Mg	²³Al	²⁴Si
				11	¹⁵Быть	¹⁶B	¹⁷C	¹⁸N	¹⁹О	²⁰F	²¹Ne	²²Na	²³Mg	²⁴Al	²⁵Si
				12	¹⁶Быть	¹⁷B	¹⁸C	¹⁹N	²⁰О	²¹F	²²Ne	²³Na	²⁴Mg	²⁵Al	²⁶Si
						13	¹⁹C	²⁰N	²¹О	²²F	²³Ne	²⁴Na	²⁵Mg	²⁶Al	²⁷Si
						14	²⁰C	²¹N	²²О	²³F	²⁴Ne	²⁵Na	²⁶Mg	²⁷Al	²⁸Si

Двойное нейтронное излучение

Некоторые изотопы, богатые нейтронами, распадаются при испускании двух или более нейтронов. Например, водород-5 и гелий-10 распадаются с испусканием двух нейтронов, водород-6 с испусканием 3 или 4 нейтронов, а водород-7 с испусканием 4 нейтронов.

Фотонейтронное излучение

Некоторые нуклиды могут быть побуждены к выбросу нейтрона с помощью гамма-излучение. Один из таких нуклидов ⁹Быть; его фоторасщепление имеет большое значение в ядерной астрофизике и связано с изобилием бериллия и последствиями нестабильности ⁸Быть. Это также делает этот изотоп полезным в качестве источника нейтронов в ядерных реакторах.^[2] Еще один нуклид, ¹⁸¹Та, также известно, что он легко распадается на свету; этот процесс считается ответственным за создание ^{180 м}Та, единственный изначальный ядерный изомер и самые редкие первичный нуклид.^[3]

Эмиссия бета-запаздывающих нейтронов

Эмиссия нейтронов обычно происходит от ядер, которые находятся в возбужденном состоянии, например возбужденном состоянии. ¹⁷O * образуется в результате бета-распада ¹⁷N. Сам процесс нейтронной эмиссии контролируется ядерная сила и поэтому очень быстро, иногда его называют «почти мгновенным». Этот процесс позволяет нестабильным атомам стать более стабильными. Выброс нейтрона может быть результатом движения многих нуклонов, но в конечном итоге он опосредуется отталкивающим действием ядерной силы, которая существует на чрезвычайно коротких расстояниях между нуклонами.

Запаздывающие нейтроны в управлении реактором

Большая часть нейтронного излучения, помимо производства мгновенных нейтронов, связанного с делением (индуцированным или спонтанным), происходит от тяжелых изотопов нейтронов, образующихся в виде продукты деления. Эти нейтроны иногда испускаются с задержкой, что дает им термин запаздывающие нейтроны, но фактическая задержка их производства - это задержка в ожидании бета-распад продуктов деления для получения ядерных предшественников в возбужденном состоянии, которые немедленно испускают мгновенные нейтроны. Таким образом, задержка испускания нейтронов связана не с процессом производства нейтронов, а с его предшественником бета-распадом, который контролируется слабым взаимодействием и, следовательно, требует гораздо большего времени. Периоды полураспада бета-распада предшественников радиоизотопов с запаздывающими нейтронами обычно составляют от долей секунды до десятков секунд.

Тем не менее, запаздывающие нейтроны, испускаемые богатыми нейтронами продукты деления помощь в контроле над ядерные реакторы заставляя реактивность изменяться намного медленнее, чем если бы она контролировалась только мгновенными нейтронами. Около 0,65% нейтронов выделяется в ядерная цепная реакция с запаздыванием из-за механизма испускания нейтронов, и именно эта доля нейтронов позволяет управлять ядерным реактором в масштабе времени реакции человека, не переходя к срочный критический состояние, и побеги тают.

Эмиссия нейтронов при делении

Индуцированное деление

Синонимом такого нейтронного излучения является "мгновенный нейтрон "производство того типа, который, как известно, происходит одновременно с индуцированными ядерное деление. Индуцированное деление происходит только при бомбардировке ядра нейтронами, гамма-лучами или другими носителями энергии. Многие тяжелые изотопы, особенно калифорний-252, также испускают мгновенные нейтроны среди продуктов аналогичного процесса спонтанного радиоактивного распада, спонтанное деление.

Самопроизвольное деление

Самопроизвольное деление происходит, когда ядро разделяется на два (иногда три ) меньшие ядра и, как правило, один или несколько нейтронов.

Смотрите также

использованная литература

^ «Эмиссия нейтронов» (веб-страница). Получено 2014-10-30.
^ Одсурен, М .; Katō, K .; Kikuchi, Y .; Aikawa, M .; Мио, Т. (2014). «Резонансная задача о низколежащем резонансном состоянии в системе 9Be» (PDF). Journal of Physics: Серия конференций. 569: 012072. Дои:10.1088/1742-6596/569/1/012072.
^ Utsonomiya, H .; Akimune, H .; Goko, S .; Yamagata, T .; Охта, М .; Ohgaki, H .; Toyokawa, H .; Sumiyoshi, K .; Луи, Ю.-В. (2002). "Фотонейтронные сечения для ядерной астрофизики". Журнал ядерной науки и технологий. Приложение 2: 542–545. Дои:10.1080/00223131.2002.10875158.

внешние ссылки

"Почему некоторые атомы радиоактивны?" EPA. Агентство по охране окружающей среды, н.д. Интернет. 31 октября 2014 г.
ЖИВАЯ карта нуклидов - МАГАТЭ с фильтром по затуханию испускания запаздывающих нейтронов
Данные о структуре и распаде ядра - МАГАТЭ с запросом об энергии разделения нейтронов

[1] «Эмиссия нейтронов» (веб-страница). Получено 2014-10-30.

[9Ber-2] Одсурен, М .; Katō, K .; Kikuchi, Y .; Aikawa, M .; Мио, Т. (2014). «Резонансная задача о низколежащем резонансном состоянии в системе 9Be» (PDF). Journal of Physics: Серия конференций. 569: 012072. Дои:10.1088/1742-6596/569/1/012072.

[3] Utsonomiya, H .; Akimune, H .; Goko, S .; Yamagata, T .; Охта, М .; Ohgaki, H .; Toyokawa, H .; Sumiyoshi, K .; Луи, Ю.-В. (2002). "Фотонейтронные сечения для ядерной астрофизики". Журнал ядерной науки и технологий. Приложение 2: 542–545. Дои:10.1080/00223131.2002.10875158.

[1]

[2]

[3]