Нейтронний потік, φ — це скалярна величина, яка використовується в ядерній фізиці та фізиці ядерного реактора[en]. Це загальна відстань, яку проходять усі вільні нейтрони на одиницю часу та об'єму.[1] Еквівалентно, його можна визначити як кількість нейтронів, що проходять через невелику сферу радіусом за інтервал часу, поділену на (переріз сфери) і за проміжок часу.[2][3] Звичайна одиниця — см−2с−1 (нейтронів на квадратний сантиметр за секунду).

Флюенс нейтронів визначається як потік нейтронів інтеграл за певний період часу, тому його звичайна одиниця дорівнює см−2 (нейтронів на сантиметр у квадраті).

Природний потік нейтронів ред.

Потік нейтронів в асимптотичному відгалуженні гігантів і в наднових відповідає за більшість природного нуклеосинтезу, що утворює елементи, важчі за залізо. У зірках є відносно низький потік нейтронів порядку від 105 до 1011 см−2с−1, що призводить до нуклеосинтезу за допомогою s-процесу (процесу захоплення повільних нейтронів). Навпаки, після колапсу ядра наднової спостерігається надзвичайно високий потік нейтронів, близько 1032 см−2 с−1,[4] що призводить до нуклеосинтезу за допомогою r-процесу (процесу захоплення швидких нейтронів).

Потік нейтронів в атмосфері Землі, очевидно через грози, може досягати рівнів від 3·10−2 до 9·10+1 см−2 с−1.[5][6] Однак останні результати[7] (вважається недійсним первинними дослідниками[8]) отримані за допомогою неекранованих сцинтиляційних нейтронних детекторів показують зменшення потоку нейтронів під час грози. Недавні дослідження підтверджують, що блискавка генерує 1013–1015 нейтронів на розряд через фотоядерні процеси.[9]

Штучний потік нейтронів ред.

Штучний потік нейтронів - це потік нейтронів, створений людиною, або в якості побічного продукту виробництва зброї чи ядерної енергії, або для конкретного застосування, наприклад, від дослідницького реактора чи у реакціях сколювання. Потік нейтронів часто використовується для ініціювання розщеплення нестабільних великих ядер. Додатковий(і) нейтрон(и) може призвести до того, що ядро ​​стане нестабільним, спричинивши його розпад (розщеплення) з утворенням більш стабільних продуктів. Цей ефект є важливим у реакторах поділу і ядерній зброї.

У ядерному реакторі поділу нейтронний потік є основною величиною, яка вимірюється для контролю реакції всередині. Форма потоку — це термін, що застосовується до щільності або відносної потужності потоку, коли він рухається по реактору. Зазвичай найсильніший потік нейтронів в середині активної зони реактора, зменшуючись до країв. Чим вищий потік нейтронів, тим більша ймовірність виникнення ядерної реакції, оскільки через зону проходить більше нейтронів за одиницю часу.

Флюенс нейтронів стінки корпусу реактора ред.

Корпус реактора типової атомної електростанції (водно-водяного ядерного реактора) витримує за 40 років (32 повних реакторних роки) роботи флюенс приблизно 6,5×1019 см−2 (E > 1 МеВ) нейтронів.[10] Потік нейтронів спричиняє пошкодження корпусів реакторів від нейтронної крихкості.

Див. також ред.

Примітки ред.

  1. Stamm'ler, Rudi J. J.; Abbate, Máximo Julio (1 липня 1983). Methods of Steady-State Reactor Physics in Nuclear Design (англ.) (вид. 1st). Academic Press. ISBN 978-0126633207. LCCN 82072342. OCLC 9915614. OL 3512075M. {{cite book}}: Проігноровано невідомий параметр |df= (довідка)
  2. Beckurts, Karl-Heinrich; Wirtz, Karl (1964). 5.1.1 Neutron Flux, Neutron Density, and Neutron Current. Neutron Physics (англ.). Переклад: Dresner, L. (вид. 1st). Springer-Verlang. ISBN 978-3540030966. LCCN 64025646. OCLC 569910840. OL 27986790M — через Internet Archive. {{cite book}}: Проігноровано невідомий параметр |df= (довідка)
  3. Internet Archive, K. H. (Karl Heinrich) (1964). Neutron physics. Berlin, New York, Springer. с. 82-82.
  4. Burbidge, E. Margaret; Burbidge, G. R.; Fowler, William A.; Hoyle, F. (October 1957). Synthesis of the Elements in Stars. Reviews of Modern Physics. 29 (4): 548—650. Bibcode:1957RvMP...29..547B. doi:10.1103/RevModPhys.29.547.
  5. Gurevich, A. V.; Antonova, V. P. (2012). Strong Flux of Low-Energy Neutrons Produced by Thunderstorms. Physical Review Letters. Americal Physical Society. 108 (12): 125001. Bibcode:2012PhRvL.108l5001G. doi:10.1103/PhysRevLett.108.125001. PMID 22540588.
  6. Gurevich, A. V.; Almenova, A. M. (2016). Observations of high-energy radiation during thunderstorms at Tien-Shan. Physical Review D. Americal Physical Society. 94 (2): 023003. Bibcode:2016PhRvD..94b3003G. doi:10.1103/PhysRevD.94.023003.
  7. Alekseenko, V.; Arneodo, F.; Bruno, G.; Di Giovanni, A.; Fulgion, W.; Gromushkin, D.; Shchegolev, O.; Stenkin, Yu.; Stepanov, V.; Sulakov, V.; Yashin, I. (2015). Decrease of Atmospheric Neutron Counts Observed during Thunderstorms. Physical Review Letters. Americal Physical Society. 114 (12): 125003. Bibcode:2015PhRvL.114l5003A. doi:10.1103/PhysRevLett.114.125003. PMID 25860750.
  8. Gurevich, A. V.; Ptitsyn, M. O. (2015). Comment on "Decrease of Atmospheric Neutron Counts Observed during Thunderstorms". Physical Review Letters. Americal Physical Society. 115 (12): 179501. Bibcode:2015PhRvL.115q9501G. doi:10.1103/PhysRevLett.115.179501. PMID 26551144.
  9. Köhn, Christoph; Diniz, Gabriel; Harakeh, GMushin (2017). Production mechanisms of leptons, photons, and hadrons and their possible feedback close to lightning leaders. Journal of Geophysical Research: Atmospheres. Americal Geophysical Union. 122 (2): 1366. Bibcode:2017JGRD..122.1365K. doi:10.1002/2016JD025445. PMC 5349290. PMID 28357174.
  10. and-publications/reports/2012/07/12/kcb-rpv-safety-assessment.html Оцінка безпеки судна під тиском ядерної електростанції Борселе, с. 29, 5.6 Розрахунок флюенсу нейтронів.