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中子吸收亦稱 “中子俘獲”。指的是在核反應(yīng)堆中,中子在與原子核相互碰撞后,,被核所吸收并發(fā)出γ射線的過程,。在有些情況下亦會導(dǎo)致核的β衰變或裂變,。中子吸收包括(n,,γ),,(n,,α),,(n,,p)以及核裂變反應(yīng)。 [1]
低能區(qū)的中子吸收比較強(qiáng)烈,,中子因吸收反應(yīng)而消失,,影響了反應(yīng)堆內(nèi)的中子平衡。中子吸收的核反應(yīng)包括(n,,γ),,(n,α),,(n,,p)以及核裂變(n,f)反應(yīng),。
輻射俘獲反應(yīng)
輻射俘獲反應(yīng)(n,,γ)是反應(yīng)堆內(nèi)常見的吸收反應(yīng)。它的一般反應(yīng)式為:
入射中子進(jìn)入靶核后形成一種處于激發(fā)態(tài)的復(fù)合核
,,復(fù)合核是不穩(wěn)定的,。它通過發(fā)射γ射線而回到生成核基態(tài),生成核的原子序數(shù)與靶核相同,,但質(zhì)量數(shù)增加1,。生成核
是靶核的同位素,有時(shí)生成核是不穩(wěn)定的,。所以,,生成核往往具有放射性。
輻射俘獲反應(yīng)可以在所有的中子能區(qū)發(fā)生,,但低能中子與中等質(zhì)量核,、重核作用時(shí)容易發(fā)生這種反應(yīng)。所以在熱中子反應(yīng)堆內(nèi),,輻射俘獲反應(yīng)顯得特別重要,。
應(yīng)該指出,在輻射俘獲反應(yīng)中,,原先穩(wěn)定的原子核通過俘獲一個(gè)中子后,往往轉(zhuǎn)變成了放射性的原子核,,因此輻射俘獲反應(yīng)會產(chǎn)生大量的放射性,。這就給反應(yīng)堆設(shè)備維護(hù)、三廢處理、人員防護(hù)帶來了不少困難,。 [1]
放出帶電粒子反應(yīng)
放出帶電粒子反應(yīng)為(n,,α),(n,,p)反應(yīng),。中子被靶核吸收后形成激發(fā)態(tài)的復(fù)核,這些復(fù)核通過放出帶電粒子如α,,p粒子而返回到生成核的基態(tài),。但這些核反應(yīng)只對少數(shù)幾種輕核才能發(fā)生。這是因?yàn)榉懦鰩щ娏W右映龊?,除了一定具有等于它的結(jié)合能的neng量外,,還有克服庫倫勢壘所需要的附加neng量。而中等質(zhì)量核核重核的庫侖勢壘都很高,,所以只有輕核才有可能發(fā)生這類反應(yīng),。在核反應(yīng)堆物理分析中,放出帶電粒子的反應(yīng)可以不加考慮,。
裂變反應(yīng)
裂變反應(yīng)(n,,f)是反應(yīng)堆內(nèi)重要的核反應(yīng)。易裂變同位素(如233U,、235U等)在各種neng量的中子作用下均能產(chǎn)生裂變反應(yīng),,并且在低能中子作用下發(fā)生裂變的可能性較大。而可裂變同位素只有在neng量高于某一閾值的中子作用下才能發(fā)生裂變反應(yīng),,目前,,壓水堆內(nèi)常用的燃料是二氧化鈾,其中235U是易裂變同位素,,在任何neng量中子的作用下,,都能產(chǎn)生裂變反應(yīng)。
應(yīng)用
在核反應(yīng)堆中,,中子吸收起著重要的控制作用,。為了控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速率在一個(gè)預(yù)定的水平上,需用吸收中子的材料做成吸收棒,,來吸收過多的中子,。控制棒用來補(bǔ)償燃料消耗和調(diào)節(jié)反應(yīng)速率,;anquan棒用來快速停止鏈?zhǔn)椒磻?yīng),。吸收體材料一般是硼、碳化硼,、鎘,、銀銦鎘等,。
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