|
|
中子吸收亦稱(chēng) “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(guò)程。在有些情況下亦會(huì)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(jiàn)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(guò)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(guò)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(huì)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(lái)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(guò)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(duì)少數(shù)幾種輕核才能發(fā)生。這是因?yàn)榉懦鰩щ娏W右映龊耍艘欢ň哂械扔谒慕Y(jié)合能的neng量外,還有克服庫(kù)倫勢(shì)壘所需要的附加neng量。而中等質(zhì)量核核重核的庫(kù)侖勢(shì)壘都很高,所以只有輕核才有可能發(fā)生這類(lèi)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(lái)吸收過(guò)多的中子。控制棒用來(lái)補(bǔ)償燃料消耗和調(diào)節(jié)反應(yīng)速率;anquan棒用來(lái)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。
|