Большая советсткая энциклопедия Замедление нейтронов

Замедление нейтронов

Замедление нейтронов, уменьшение кинетической энергии нейтронов в результате многократных столкновений с атомными ядрами вещества. В ядерных реакциях, являющихся источниками нейтронов, образуются, как правило, быстрые нейтроны (с энергией ³ 1 Мэв). Быстрые нейтроны при соударениях с атомными ядрами теряют энергию крупными порциями, расходуя её главным образом на возбуждение ядер или их расщепление. В результате одного или нескольких столкновений энергия нейтрона становится меньше минимальной энергии возбуждения ядра (от десятков кэв до нескольких Мэв в зависимости от свойств ядра). После этого рассеяние нейтрона ядром становится упругим, т. е. нейтрон расходует энергию на сообщение ядру скорости без изменения его внутреннего состояния. При одном упругом соударении нейтрон теряет в среднем долю энергии, равную 2А/(А + 1)² где А — массовое число ядра — мишени. Эта доля мала для тяжёлых ядер (¹/₁₀₀ для свинца) и велика для лёгких ядер ¹/₇ для углерода и ¹/₂ для водорода). Поэтому З. н. происходит на лёгких ядрах гораздо быстрее, чем на тяжёлых (см. табл.).

З. н. приводит в конечном счёте к образованию т. н. тепловых нейтронов — газа нейтронов, находящегося в тепловом равновесии со средой, в которой происходит З. н. Средняя энергия теплового нейтрона при комнатной температуре равна 0,04 эв (см. Диффузия нейтронов).

В процессе замедления часть нейтронов теряется, поглощаясь при столкновении ядрами или вылетая из среды наружу. В замедлителях нейтронов — веществах, содержащих лёгкие ядра, слабо захватывающие нейтроны, — при достаточно больших размерах замедлителя потери малы и большая часть нейтронов, испущенных источником, превращается в тепловые нейтроны (для этого размеры замедлителя должны быть велики по сравнению с размером L_Б области, в которой нейтроны диффундируют за время замедления, см. табл.).

К числу лучших замедлителей, широко используемых в ядерной физике и ядерной технике для превращения быстрых нейтронов в тепловые, относятся вода, тяжёлая вода, бериллий, графит (см. Ядерный реактор).

Среднее число столкновений N, среднее время замедления t и среднее квадратичное удаление L_Б нейтрона от источника при замедлении нейтрона в неограниченной среде от энергии 1 Мэв до энергии 0,1 эв

Лит. см. при ст. Диффузия нейтронов.

Ф. Л. Шапиро.