Interactionofneutron_兵器核科学_工程科技_专业资料

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1、Interactionofneutron中子性质：中子不带电，通过核力与原子核作用。中子或完全消失，产生二次辐射；或能量及运动方向发生巨大变化。目前探测器很难肓接测量屮了辐射剂量，这是因为屮了与吸收介质的反应截而小，可能穿过几厘米的介质而不发生任何反应。中子产生的二次辐射源通常是重荷粒子，他们是由中子诱发核反应产生或小子与原子核碰撞给予原子核能虽:而产生。探测器可通过直接测量这些重荷粒了來测得中了辐射。慢中子反应室温下，慢中子能量约为0.025eV慢中子为原子核发生弹性散射或中子诱发核反应弹性散射：由于慢中子的动能较小，在弹性散射过程中能传递出去的能量也较少，英雌弹性散射不能作为探测屮子的手

2、段。中子诱发核反应：（n,Y）,（n,p）,（n,a）,（n,f）后三种反应便于中子辐射的测量，因为二次粒子均带有电荷；但实际中多发生第一中反应。快中子反应随着中子能量的增加，中子诱发反应的概率很快地下降。更多的中子发生散射。屮了发生散射后能量减少，速度变慢。最好的慢化剂是出，因为氢核只有一个核了，屮了与其碰撞时可失去全部能量。快中子如果能量特別高，也町能发生非弹性散射。被碰撞的原子核会处丁激发态，随后退激发射Y射线。这种情况下，中了丧失的能量比其发生弹性碰撞时的大得多。非弹性碰掠在屮子屏蔽屮有很人作用；但对于基于弹性碰撞的屮子探测器，非弹性碰扌童却是不愿意看到的。宏观反应截面N:单位体积原

3、子数；工：单位长度发牛反应的概率自由中了是不稳定的粒了：n=p4-e-4-半衰期为896s高能（高速）屮子具电离能力，能深入穿透物质。屮了是唯一一种能使其他物质具有放射性之电离辐射的物质。此过程被称为“中子激发”。高能中子可以在空气中行进极长距离。中子辐射需要以富有氢核之物质掩蔽，例如混凝土和水。只会在与原子核近距离接他时受强相互作用或弱相互作用影响：结果一个口由中子在与原子核直接碰撞前不受任何外力影响。因为原了核太小，碰撞机会极少，因此自由屮了会在一段极长的距离保持不变。中子分类：热中子：符合麦克斯韦一玻耳兹曼分布并口其最可儿动能约为kT=0.0253电子伏特（4.0x10-21焦耳）的自

4、由屮子，对应这一动能的速率约为2.2千米/秒。这个速度也是对应于290K（摄氏17度）时麦克斯韦■玻尔兹曼分布下的最可几速率。冷中了：冷中了的能虽约5x10-5eV至0.025eVZ间超冷中子：冷屮子通过为温度只有几K的物质（比如固体氛或者超流体液氮）发生非弹性散射•后可以得到超冷中了。其能量小于3x10-7eVo快屮子:快归是在核裂变反应小产牛的自由屮子，其动能可以达到1MeVoU235产生的屮子平均能量为2MeV,且超过一半的中子不是快中子。因此仅仅靠U235裂变产生的中子无法引发增殖性材料（比如蚀-238和钊：-232）的裂变。慢中子：快屮子可以通过减速变成热屮子。在核反应堆屮，通常使

5、用轻水、重水、或石墨来使屮子减速。中子活化：热中子通常有比快中子大得多的有效中子俘获截血，也因此会更容易被原子核吸收，形成更重的、通常也不稳定的同位素。这个现象也被称为屮子活化。中子与原子核的相互作用1、势散射：弹性散射的一•种。散射而后靶核的内能不发生变化，仍处于基态；中子■靶核系统的动能和动量守恒，中子部分或全部能量转变成靶核的动能。没有能量阙值，所有能量范围的中子都对能发生势散射。中了并未进入到靶核内部。反应式：纟X+n=$X+7l2、复合核的形成：入射小子被靶核吸收，形成新的核一一复合核。复合核是处于激发状态的，会通过释放粒子而衰变。复合核的形成：纟X+复合核有多种衰变分解方式：(1

6、)共振弹性散射：也是一个弹性散射过程，散射前后靶核的内能不发生变化，屮了•靶核系统的动能和动量守恒。复合核放出一个中子，余核回到基态。只有特定能量的中子会发牛•共振散射。反应式：纟X+71T级+72在热中了反应堆内，中了从高能慢化到低能的过程中起主要作川的是弹性散射(势散射和共振弹性散射)(2)非弹性散射：散射询后中子■靶核系统动量守恒但动能不守恒，因为部分动能转变成靶核的内能使其处于激发态。非弹性散射具冇阙值，只冇中子能量大于靶核的第一激发能才能使靶核激发。反应式：务¥+71tA+^X*tjx*+n't易X+y#轻核激发态的能量喝，重核激发态的能量低。对于U238,中了必须具冇45keV以

7、上能量才能发生非弹性散射。(3)辐射俘获：靶核吸收一个中子后形成激发态的复合核，复合核发牛y衰变最终形成靶核的同位素。反应式：jX-^-n^A+^XA+^X4-y#生产的靶核同位素往往具冇放射性#所有能量的中子都可能发牛•辐射俘获#低能的屮了和屮等质量核、重核作用时较易发生辐射俘获。女UU238+nTPu239+Y(4)(n,p)反应：纟X+TitA+^x*tz_jy+p#反应堆中：016+n->N16+pN