Neytron harorati

Neytron fizikasi - fizikaning neytronlar xossalari (massasi, radioaktiv yemirilishi, magnit xossalari va h. k.) va ular bilan bogʻliq boʻlgan turli jarayonlarni oʻrganadigan boʻlimi. Neytron fizikasi neytron kashf qilingandan soʻng (1932) uning xossalarini oʻrganish asosida vujudga keldi va rivojlandi. Sovuq va issiq neytronlar bilan oʻtkazilgan tajribalarda ularning toʻlqin xususiyatlari namoyon boʻlib, koʻpgina optik hodi-salar kashf qilindi. Bunday neytronlar xossalari optika usullari va asboblari yordamida oʻrganiladi. Issiq neytronning moddada yutilishi katta boʻlganidan ularning har xil modsalar bilan oʻzaro taʼsiri natijasida elastik sochilish hodisasi va radiatsion tutuv (p, u) kabi ekzotermik reaksiyalar ke-tishi mumkin. Neytronlar taʼsirida yad-rolarning, ayniqsa, ogʻir yadrolarning boʻlinishi va boʻlinishning zanjirli reaksiyasi kabi muhim yadro reaksiyalari vujudga keladi. Bunday reaksiyalarning ketishi ham neytronlar energiyasiga bogʻliq. Ana shunday boglanishlar harakterini va ulardan foydalanish yoʻllarini (Mas, yadro texnikasida) Neytron fizikasi oʻrganadi va aniklaydi.

Yuqori energiyali neytronlarning modda atomlari bilan oʻzaro taʼsiri yadro reaksiyalariga olib keladi. Bu jarayonlar murakkab boʻlib, ularni oʻrganishda maxsus asbob va usullar zarur. Oʻta yuqori energiyali (relyativistik) neytronlar kosmik nurlar tarkibiga ki-radigan zarralardan hisoblanadi. Bunday neitronlarni (ularning oqimini) aniklash, oʻrganish va katta energiyali boshqa zarralarga taqqoslashga, ney-tronlarning yangidan-yangi harakteri-stikalari (kvant sonlari, oʻlchash usullari, tuzilishi va boshqalar)ni bilishga im-kon beradi. Bu ishlar ham Neytron fizikasida qaraladigan muhim masalalardan biridir.

Tadqiqot ishlarini bajarishda neytron manbalari bilan bir qatorda oʻlchash usullari, qurilma va asboblari (spektrometrlar, indikatorlar, filtrlar, monoxromatorlar va boshqalar)ni ishlab chiqish bilan bogʻliq boʻlgan turli masalalarni hal etish ham Neytron fizikasidagi asosiy masalalar hisoblanadi.

Neytronni aniqlash harorati, shuningdek, neytron energiyasi deb ataladi, erkin neytronning kinetik energiyasini ko'rsatadi, odatda elektron voltlarda beriladi. Harorat atamasi ishlatiladi, chunki issiq, termal va sovuq neytronlar ma'lum bir haroratga ega bo'lgan muhitda o'rnatiladi . Keyin neytron energiyasini taqsimlash termal harakat uchun ma'lum bo'lgan Maksvell taqsimotiga moslashtiriladi. Sifat jihatdan, harorat qancha yuqori bo'lsa, erkin neytronlarning kinetik energiyasi shunchalik yuqori bo'ladi. Neytronning impulsi va to'lqin uzunligi de Broyl munosabati bilan bog'liq. Sekin neytronlarning katta to'lqin uzunligi katta kesimga imkon beradi.^[1]

Neytron energiyasini taqsimlash diapazonlari

Neytron energiya diapazoni nomlari ^[2]^[3]
Neytron energiyasi	Energiya diapazoni
0,0 – 0,025 eV	Sovuq (sekin) neytronlar
0,025 eV	Termal neytronlar (20 °C da)
0,025–0,4 eV	Epitermik neytronlar
0,4–0,5 eV	Kadmiy neytronlari
0,5–10 eV	Epikadmiy neytronlari
10–300 eV	Rezonans neytronlari
300 eV–1 MeV	Oraliq neytronlar
1–20 MeV	Tez neytronlar
> 20 MeV	Juda tez neytronlar

Ammo boshqa manbalarda har xil nomdagi turli diapazonlar kuzatiladi.^[4]

Quyida batafsil tasniflangan:

Issiqlik

Termal neytron erkin neytron bo'lib, kinetik energiyasi taxminan 0,025 eV (taxminan 4,0×10 ⁻²¹ J yoki 2,4 MJ/kg, shuning uchun tezligi 2,19 ga teng) km/s), bu 290 K (17) haroratdagi eng ehtimol tezlikka mos keladigan energiya. °C yoki 62 °F), bu harorat uchun Maksvell-Boltzman taqsimoti rejimi, E _tepalik = 1/2 k T.

Bu haroratda muhitda ( neytron moderatori ) yadrolar bilan bir qancha to'qnashuvlardan ( tarqalishdan ) so'ng, so'rilmagan neytronlar shu energiya darajasiga etadi.

Termal neytronlar tez neytronlarga qaraganda ma'lum bir nuklid uchun har xil va ba'zan ancha katta samarali neytronlarni yutish kesimiga ega va shuning uchun atom yadrosi tomonidan tez-tez so'rilishi mumkin, natijada kimyoviy elementning og'irroq, ko'pincha beqaror izotopini yaratadi. . Ushbu hodisa neytron faollashuvi deb ataladi.

Epitermik

Termal energiyadan kattaroq neytronlar
0,025 eV dan yuqori

kadmiy

Kadmiy tomonidan kuchli so'rilgan neytronlar
0,5 eV dan kam.

Epikadmiy

Kadmiy tomonidan kuchli so'rilmaydigan neytronlar
0,5 eV dan yuqori.

Sovuq (sekin) neytronlar

Termal neytronlarga qaraganda kamroq (juda past) energiyaga ega neytronlar.
5 meV dan kam.

Sovuq (sekin) neytronlar sovuq (CN), juda sovuq (VCN) va o'ta sovuq (UCN) neytronlarga bo'linadi, ularning har biri materiya bilan optik o'zaro ta'sir qilish nuqtai nazaridan o'ziga xos xususiyatlarga ega. To'lqin uzunligi uzoqroq (tanlangan) bo'lsa, impuls almashinuvining pastki qiymatlariga kirish mumkin bo'ladi. Shuning uchun kattaroq masshtablarni va sekinroq dinamikani o'rganish mumkin. UCN holatida tortishish ham juda muhim rol o'ynaydi. Shunga qaramay, UCN hodisaning barcha burchaklarida aks etadi. Buning sababi shundaki, ularning tezligi materiallarning optik salohiyati bilan taqqoslanadi. Bu ta'sir ularni shishalarda saqlash va asosiy xususiyatlarini o'rganish uchun ishlatiladi ^[5]^[6] masalan, ishlash muddati, neytron elektr-dipol momenti va boshqalar. . . Sekin neytronlardan foydalanishning asosiy cheklovlari past oqim va samarali optik qurilmalarning etishmasligi (CN va VCN holatlarida). Ushbu kamchilikni bartaraf etish uchun samarali neytron optik komponentlari ishlab chiqilmoqda va optimallashtirilmoqda.^[7]

Rezonans

U-238 tomonidan parchalanmaydigan tutilishga juda sezgir bo'lgan neytronlarga ishora qiladi.
1 eV dan 300 eV gacha

O'rta

Sekin va tez o'rtasida joylashgan neytronlar
Bir necha yuz eV dan 0,5 MeV gacha.

Tez

Tez neytron - bu kinetik energiya darajasi 1 ga yaqin bo'lgan erkin neytron M eV (100 T J / kg ), shuning uchun tezlik 14 000 ga teng km/ s yoki undan yuqori. Ularni past energiyali termal neytronlardan va kosmik yomg'ir yoki tezlatgichlarda hosil bo'lgan yuqori energiyali neytronlardan ajratish uchun ular tez neytronlar deb nomlanadi.

Tez neytronlar yadroviy jarayonlar natijasida hosil bo'ladi:

Yadroning bo'linishi o'rtacha energiyasi 2 bo'lgan neytronlarni hosil qiladi MeV (200 TJ/kg, ya'ni 20 000 km/s), bu esa "tezkor" sifatida tavsiflanadi. Biroq, bo'linishdan neytronlar diapazoni Maksvell-Boltzman taqsimoti bo'yicha 0 dan taxminan 14 gacha. MeV parchalanish momentum doirasi markazida, energiya rejimi esa atigi 0,75 ga teng. MeV, ya'ni bo'linish neytronlarining yarmidan kamrog'i hatto 1 bo'lsa ham "tezkor" hisoblanadi. MeV mezoni.^[8]
O'z-o'zidan bo'linish - bu ba'zi og'ir nuklidlar uchun radioaktiv parchalanish usuli. Masalan, plutoniy-240 va kaliforniy-252 .
Yadro sintezi : deyteriy – tritiy sintezi 14,1 neytronlarni hosil qiladi. MeV (1400 TJ/kg, ya'ni 52 000 km/s, yorug'lik tezligining 17,3% ni tashkil qiladi) uran-238 va boshqa bo'linmaydigan aktinidlarni osonlik bilan parchalashi mumkin.
Neytron emissiyasi yadroda bir yoki bir nechta neytronlarning ajralish energiyasi manfiy bo'ladigan (ya'ni ortiqcha neytronlar yadrodan " tomchilab ") bo'ladigan darajada ortiqcha neytronlarni o'z ichiga olgan holatlarda sodir bo'ladi. Bunday turdagi beqaror yadrolar ko'pincha bir soniyadan kamroq vaqt ichida parchalanadi.

Tez neytronlar odatda barqaror holatdagi yadro reaktorida istalmagan, chunki ko'pchilik bo'linadigan yoqilg'i termal neytronlar bilan yuqori reaksiya tezligiga ega. Tez neytronlarni moderatsiya deb ataladigan jarayon orqali tezda termal neytronlarga almashtirish mumkin. Bu (umuman) sekinroq harakatlanuvchi va shuning uchun atom yadrolari va boshqa neytronlar kabi past haroratli zarralar bilan ko'p sonli to'qnashuvlar orqali amalga oshiriladi. Ushbu to'qnashuvlar odatda boshqa zarrachani tezlashtiradi va neytronni sekinlashtiradi va uni tarqatadi. Ideal holda, bu jarayon uchun xona haroratidagi neytron moderatori ishlatiladi. Reaktorlarda og'ir suv, engil suv yoki grafit odatda neytronlarni mo''tadil qilish uchun ishlatiladi.

See caption for explanation. Lighter noble gases (helium and neon depicted) have a much higher probability density peak at low speeds than heavier noble gases, but have a probability density of 0 at most higher speeds. Heavier noble gases (argon and xenon depicted) have lower probability density peaks, but have non-zero densities over much larger ranges of speeds. — 298,15 K (25 C) haroratda bir nechta asil gazlar tezligining tezlik ehtimoli zichligi funksiyalarini aks ettiruvchi diagramma. Vertikal o'q yorlig'ining tushuntirishi rasm sahifasida paydo bo'ladi (ko'rish uchun bosing). Shunga o'xshash tezlik taqsimoti neytronlar uchun moderatsiyadan keyin olinadi.

Ultra tez

Relyativistik
20 MeV dan yuqori

Boshqa tasniflar

Qoziq

Yadro reaktorlarida mavjud bo'lgan barcha energiyaning neytronlari
0,001 eV dan 15 MeV gacha.

Ultrasovuq

Aks ettirish va ushlab turish uchun etarlicha past energiyaga ega neytronlar
Yuqori chegara 335 neV

Tez neytronli reaktor va termal neytron reaktori solishtirildi

Ko'pgina bo'linish reaktorlari termal neytron reaktorlari bo'lib, yadro bo'linishi natijasida hosil bo'lgan neytronlarni sekinlashtirish (" issiqlik ") uchun neytron moderatoridan foydalanadi. Moderatsiya uran-235 yoki plutoniy-239 kabi bo'linuvchi yadrolar uchun bo'linish kesimini sezilarli darajada oshiradi. Bundan tashqari, uran-238 termal neytronlar uchun ancha past tutilish kesimiga ega bo'lib, ko'proq neytronlar ²³⁸ U tomonidan ushlanmasdan, bo'linadigan yadrolarning bo'linishiga va zanjir reaktsiyasini targ'ib qilishga imkon beradi. Ushbu effektlarning kombinatsiyasi engil suv reaktorlariga past boyitilgan urandan foydalanish imkonini beradi. Og'ir suv reaktorlari va grafit bilan boshqariladigan reaktorlar hatto tabiiy urandan ham foydalanishi mumkin, chunki bu moderatorlar engil suvga qaraganda ancha past neytronni ushlab turish kesimlariga ega.^[9]

Yoqilg'i haroratining oshishi, shuningdek, uran-238 ning termal neytronlarini Doppler kengayishi orqali so'rilishini oshiradi va reaktorni boshqarishga yordam berish uchun salbiy fikr bildiradi. Sovutish suyuqligi suyuqlik bo'lib, u moderatsiya va so'rilishga ham hissa qo'shadi (engil suv yoki og'ir suv), sovutish suyuqligining qaynashi moderator zichligini kamaytiradi, bu esa ijobiy yoki salbiy fikr bildirishi mumkin (musbat yoki salbiy bo'shliq koeffitsienti ). reaktor kam yoki haddan tashqari moderatsiyalangan.

O'rta energiyali neytronlar ko'pgina yoqilg'ilar uchun tez yoki termal neytronlarga qaraganda kamroq bo'linish / tutilish nisbatlariga ega. Toriy siklidagi uran-233 bundan mustasno bo'lib, u barcha neytron energiyalarida yaxshi parchalanish/tutish nisbatiga ega.

Tez neytronli reaktorlar reaksiyani davom ettirish uchun moderatsiya qilinmagan tez neytronlardan foydalanadi va yoqilg'ida unumdor materialga (uran-238) nisbatan bo'linadigan moddalarning yuqori konsentratsiyasini talab qiladi. Biroq, tez neytronlar ko'plab nuklidlar uchun yaxshiroq bo'linish/tutish nisbatiga ega va har bir tez bo'linish ko'proq neytronlarni chiqaradi, shuning uchun tez ishlab chiqaruvchi reaktor iste'mol qilganidan ko'ra ko'proq parchalanadigan yoqilg'ini "ko'paytirishi" mumkin.

Tez reaktorni boshqarish faqat Doppler kengayishiga yoki moderator tomonidan salbiy bo'shliq koeffitsientiga bog'liq bo'lishi mumkin emas. Biroq, yoqilg'ining termal kengayishi o'zi tez salbiy fikr bildirishi mumkin. Ko'p yillik kelajak to'lqini bo'lishi kutilayotgan reaktorning jadal rivojlanishi uran bozoridagi arzon narxlar tufayli Chernobil avariyasidan keyin o'nlab yillar davomida qurilgan bir nechta reaktorlar bilan deyarli to'xtab qoldi, ammo hozirda Osiyoning bir qancha mamlakatlarida jonlanish kuzatilmoqda. kelgusi bir necha yil ichida tez reaktorlarning katta prototipini tugatishni rejalashtirmoqda. ^]

Shuningdek qarang

Manbalar

↑ de Broglie. „On the Theory of Quanta“. aflb.ensmp.fr. Qaraldi: 2019-yil 2-fevral.
↑ Carron, N.J.. An Introduction to the Passage of Energetic Particles Through Matter, 2007 — 308-bet.
↑ „Neutron Energy“. www.nuclear-power.net. Qaraldi: 2019-yil 27-yanvar.
↑ H. Tomita, C. Shoda, J. Kawarabayashi, T. Matsumoto, J. Hori, S. Uno, M. Shoji, T. Uchida, N. Fukumotoa and T. Iguchia, Development of epithermal neutron camera based on resonance-energy-filtered imaging with GEM, 2012, quote: "Epithermal neutrons have energies between 1 eV and 10 keV and smaller nuclear cross sections than thermal neutrons."
↑ „Introduction“, Ultracold Neutrons, WORLD SCIENTIFIC, 1–9-bet, 2019-09-23, doi:10.1142/9789811212710_0001, ISBN 978-981-12-1270-3, S2CID 243745548, qaraldi: 2022-11-11
↑ Jenke, Tobias; Bosina, Joachim; Micko, Jakob; Pitschmann, Mario; Sedmik, René; Abele, Hartmut (2021-06-01). „Gravity resonance spectroscopy and dark energy symmetron fields“. The European Physical Journal Special Topics (inglizcha). 230-jild, № 4. 1131–1136-bet. doi:10.1140/epjs/s11734-021-00088-y. ISSN 1951-6401.
↑ Hadden, Elhoucine; Iso, Yuko; Kume, Atsushi; Umemoto, Koichi; Jenke, Tobias; Fally, Martin; Klepp, Jürgen; Tomita, Yasuo (2022-05-24). „Nanodiamond-based nanoparticle-polymer composite gratings with extremely large neutron refractive index modulation“. Photosensitive Materials and Their Applications II. 12151-jild. SPIE. 70–76-bet. doi:10.1117/12.2623661. ISBN 9781510651784.
↑ Byrne, J. Neutrons, Nuclei, and Matter, Dover Publications, Mineola, New York, 2011, ISBN 978-0-486-48238-5 (pbk.) p. 259.
↑ „Some Physics of Uranium. Accessed March 7, 2009“. 2019-yil 5-noyabrda asl nusxadan arxivlangan. Qaraldi: 2023-yil 12-iyun.

Havolalar

Yadro tili
Ushbu maqola Mirzo Ulug'bek nomidagi O'zbekiston Milliy universitieti Fizika fakulteti talabasi Aminov Islom tomonidan Wikita'lim loyihasi doirasida ingliz tilidan tarjima qilindi.

[debroglie-1] de Broglie. „On the Theory of Quanta“. aflb.ensmp.fr. Qaraldi: 2019-yil 2-fevral.

[2] Carron, N.J.. An Introduction to the Passage of Energetic Particles Through Matter, 2007 — 308-bet.

[neutronenergy-3] „Neutron Energy“. www.nuclear-power.net. Qaraldi: 2019-yil 27-yanvar.

[4] H. Tomita, C. Shoda, J. Kawarabayashi, T. Matsumoto, J. Hori, S. Uno, M. Shoji, T. Uchida, N. Fukumotoa and T. Iguchia, Development of epithermal neutron camera based on resonance-energy-filtered imaging with GEM, 2012, quote: "Epithermal neutrons have energies between 1 eV and 10 keV and smaller nuclear cross sections than thermal neutrons."

[5] „Introduction“, Ultracold Neutrons, WORLD SCIENTIFIC, 1–9-bet, 2019-09-23, doi:10.1142/9789811212710_0001, ISBN 978-981-12-1270-3, S2CID 243745548, qaraldi: 2022-11-11

[6] Jenke, Tobias; Bosina, Joachim; Micko, Jakob; Pitschmann, Mario; Sedmik, René; Abele, Hartmut (2021-06-01). „Gravity resonance spectroscopy and dark energy symmetron fields“. The European Physical Journal Special Topics (inglizcha). 230-jild, № 4. 1131–1136-bet. doi:10.1140/epjs/s11734-021-00088-y. ISSN 1951-6401.

[7] Hadden, Elhoucine; Iso, Yuko; Kume, Atsushi; Umemoto, Koichi; Jenke, Tobias; Fally, Martin; Klepp, Jürgen; Tomita, Yasuo (2022-05-24). „Nanodiamond-based nanoparticle-polymer composite gratings with extremely large neutron refractive index modulation“. Photosensitive Materials and Their Applications II. 12151-jild. SPIE. 70–76-bet. doi:10.1117/12.2623661. ISBN 9781510651784.

[8] Byrne, J. Neutrons, Nuclei, and Matter, Dover Publications, Mineola, New York, 2011, ISBN 978-0-486-48238-5 (pbk.) p. 259.

[9] „Some Physics of Uranium. Accessed March 7, 2009“. 2019-yil 5-noyabrda asl nusxadan arxivlangan. Qaraldi: 2023-yil 12-iyun.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]