Нейтрон ҳарорати

Нейтрон физикаси - физиканинг нейтронлар хоссалари (массаси, радиоактив емирилиши, магнит хоссалари ва ҳ. к.) ва улар билан боғлиқ бўлган турли жараёнларни ўрганадиган бўлими. Нейтрон физикаси нейтрон кашф қилингандан сўнг (1932) унинг хоссаларини ўрганиш асосида вужудга келди ва ривожланди. Совуқ ва иссиқ нейтронлар билан ўтказилган тажрибаларда уларнинг тўлқин хусусиятлари намоён бўлиб, кўпгина оптик ҳоди-салар кашф қилинди. Бундай нейтронлар хоссалари оптика усуллари ва асбоблари ёрдамида ўрганилади. Иссиқ нейтроннинг моддада ютилиши катта бўлганидан уларнинг ҳар хил модсалар билан ўзаро таъсири натижасида эластик сочилиш ҳодисаси ва радиацион тутув (п, у) каби экзотермик реаксиялар ке-тиши мумкин. Нейтронлар таъсирида яд-роларнинг, айниқса, оғир ядроларнинг бўлиниши ва бўлинишнинг занжирли реаксияси каби муҳим ядро реаксиялари вужудга келади. Бундай реаксияларнинг кетиши ҳам нейтронлар энергиясига боғлиқ. Ана шундай богланишлар ҳарактерини ва улардан фойдаланиш йўлларини (Мас, ядро техникасида) Нейтрон физикаси ўрганади ва аниклайди.

Юқори энергияли нейтронларнинг модда атомлари билан ўзаро таъсири ядро реаксияларига олиб келади. Бу жараёнлар мураккаб бўлиб, уларни ўрганишда махсус асбоб ва усуллар зарур. Ўта юқори энергияли (релятивистик) нейтронлар космик нурлар таркибига ки-радиган зарралардан ҳисобланади. Бундай неитронларни (уларнинг оқимини) аниклаш, ўрганиш ва катта энергияли бошқа зарраларга таққослашга, ней-тронларнинг янгидан-янги ҳарактери-стикалари (квант сонлари, ўлчаш усуллари, тузилиши ва бошқалар)ни билишга им-кон беради. Бу ишлар ҳам Нейтрон физикасида қараладиган муҳим масалалардан биридир.

Тадқиқот ишларини бажаришда нейтрон манбалари билан бир қаторда ўлчаш усуллари, қурилма ва асбоблари (спектрометрлар, индикаторлар, филтрлар, монохроматорлар ва бошқалар)ни ишлаб чиқиш билан боғлиқ бўлган турли масалаларни ҳал этиш ҳам Нейтрон физикасидаги асосий масалалар ҳисобланади.

Нейтронни аниқлаш ҳарорати, шунингдек, нейтрон энергияси деб аталади, эркин нейтроннинг кинетик энергиясини ко'рсатади, одатда электрон волтларда берилади. Ҳарорат атамаси ишлатилади, чунки иссиқ, термал ва совуқ нейтронлар ма'лум бир ҳароратга эга бо'лган муҳитда о'рнатилади . Кейин нейтрон энергиясини тақсимлаш термал ҳаракат учун ма'лум бо'лган Максвелл тақсимотига мослаштирилади. Сифат жиҳатдан, ҳарорат қанча юқори бо'лса, эркин нейтронларнинг кинетик энергияси шунчалик юқори бо'лади. Нейтроннинг импулси ва то'лқин узунлиги де Бройл муносабати билан бог'лиқ. Секин нейтронларнинг катта то'лқин узунлиги катта кесимга имкон беради.^[1]

Нейтрон энергиясини тақсимлаш диапазонлари

Нейтрон энергия диапазони номлари ^[2]^[3]
Нейтрон энергияси	Энергия диапазони
0,0 – 0,025 эВ	Совуқ (секин) нейтронлар
0,025 эВ	Термал нейтронлар (20 °C да)
0,025–0,4 эВ	Эпитермик нейтронлар
0,4–0,5 эВ	Кадмий нейтронлари
0,5–10 эВ	Эпикадмий нейтронлари
10–300 эВ	Резонанс нейтронлари
300 эВ–1 МеВ	Оралиқ нейтронлар
1–20 МеВ	Тез нейтронлар
> 20 МеВ	Жуда тез нейтронлар

Аммо бошқа манбаларда ҳар хил номдаги турли диапазонлар кузатилади.^[4]

Қуйида батафсил таснифланган:

Иссиқлик

Термал нейтрон эркин нейтрон бо'либ, кинетик энергияси тахминан 0,025 эВ (тахминан 4,0×10 ⁻²¹ Ж ёки 2,4 МЖ/кг, шунинг учун тезлиги 2,19 га тенг) км/с), бу 290 К (17) ҳароратдаги энг эҳтимол тезликка мос келадиган энергия. °C ёки 62 °Ф), бу ҳарорат учун Максвелл-Болтзман тақсимоти режими, Э _{тепалик} = 1/2 к Т.

Бу ҳароратда муҳитда ( нейтрон модератори ) ядролар билан бир қанча то'қнашувлардан ( тарқалишдан ) со'нг, со'рилмаган нейтронлар шу энергия даражасига этади.

Термал нейтронлар тез нейтронларга қараганда ма'лум бир нуклид учун ҳар хил ва ба'зан анча катта самарали нейтронларни ютиш кесимига эга ва шунинг учун атом ядроси томонидан тез-тез со'рилиши мумкин, натижада кимёвий элементнинг ог'ирроқ, ко'пинча беқарор изотопини яратади. . Ушбу ҳодиса нейтрон фаоллашуви деб аталади.

Эпитермик

Термал энергиядан каттароқ нейтронлар
0,025 эВ дан юқори

кадмий

Кадмий томонидан кучли со'рилган нейтронлар
0,5 эВ дан кам.

Эпикадмий

Кадмий томонидан кучли со'рилмайдиган нейтронлар
0,5 эВ дан юқори.

Совуқ (секин) нейтронлар

Термал нейтронларга қараганда камроқ (жуда паст) энергияга эга нейтронлар.
5 меВ дан кам.

Совуқ (секин) нейтронлар совуқ (CН), жуда совуқ (ВCН) ва о'та совуқ (УCН) нейтронларга бо'линади, уларнинг ҳар бири материя билан оптик о'заро та'сир қилиш нуқтаи назаридан о'зига хос хусусиятларга эга. То'лқин узунлиги узоқроқ (танланган) бо'лса, импулс алмашинувининг пастки қийматларига кириш мумкин бо'лади. Шунинг учун каттароқ масштабларни ва секинроқ динамикани о'рганиш мумкин. УCН ҳолатида тортишиш ҳам жуда муҳим рол о'йнайди. Шунга қарамай, УCН ҳодисанинг барча бурчакларида акс этади. Бунинг сабаби шундаки, уларнинг тезлиги материалларнинг оптик салоҳияти билан таққосланади. Бу та'сир уларни шишаларда сақлаш ва асосий хусусиятларини о'рганиш учун ишлатилади ^[5]^[6] масалан, ишлаш муддати, нейтрон электр-дипол моменти ва бошқалар. . . Секин нейтронлардан фойдаланишнинг асосий чекловлари паст оқим ва самарали оптик қурилмаларнинг этишмаслиги (CН ва ВCН ҳолатларида). Ушбу камчиликни бартараф этиш учун самарали нейтрон оптик компонентлари ишлаб чиқилмоқда ва оптималлаштирилмоқда.^[7]

Резонанс

У-238 томонидан парчаланмайдиган тутилишга жуда сезгир бо'лган нейтронларга ишора қилади.
1 эВ дан 300 эВ гача

О'рта

Секин ва тез о'ртасида жойлашган нейтронлар
Бир неча юз эВ дан 0,5 МеВ гача.

Тез

Тез нейтрон - бу кинетик энергия даражаси 1 га яқин бо'лган эркин нейтрон М эВ (100 Т Ж / кг ), шунинг учун тезлик 14 000 га тенг км/ с ёки ундан юқори. Уларни паст энергияли термал нейтронлардан ва космик ёмг'ир ёки тезлатгичларда ҳосил бо'лган юқори энергияли нейтронлардан ажратиш учун улар тез нейтронлар деб номланади.

Тез нейтронлар ядровий жараёнлар натижасида ҳосил бо'лади:

Ядронинг бо'линиши о'ртача энергияси 2 бо'лган нейтронларни ҳосил қилади МеВ (200 ТЖ/кг, я'ни 20 000 км/с), бу эса "тезкор" сифатида тавсифланади. Бироқ, бо'линишдан нейтронлар диапазони Максвелл-Болтзман тақсимоти бо'йича 0 дан тахминан 14 гача. МеВ парчаланиш моментум доираси марказида, энергия режими эса атиги 0,75 га тенг. МеВ, я'ни бо'линиш нейтронларининг ярмидан камрог'и ҳатто 1 бо'лса ҳам "тезкор" ҳисобланади. МеВ мезони.^[8]
О'з-о'зидан бо'линиш - бу ба'зи ог'ир нуклидлар учун радиоактив парчаланиш усули. Масалан, плутоний-240 ва калифорний-252 .
Ядро синтези : дейтерий – тритий синтези 14,1 нейтронларни ҳосил қилади. МеВ (1400 ТЖ/кг, я'ни 52 000 км/с, ёруг'лик тезлигининг 17,3% ни ташкил қилади) уран-238 ва бошқа бо'линмайдиган актинидларни осонлик билан парчалаши мумкин.
Нейтрон эмиссияси ядрода бир ёки бир нечта нейтронларнинг ажралиш энергияси манфий бо'ладиган (я'ни ортиқча нейтронлар ядродан " томчилаб ") бо'ладиган даражада ортиқча нейтронларни о'з ичига олган ҳолатларда содир бо'лади. Бундай турдаги беқарор ядролар ко'пинча бир сониядан камроқ вақт ичида парчаланади.

Тез нейтронлар одатда барқарор ҳолатдаги ядро реакторида исталмаган, чунки ко'пчилик бо'линадиган ёқилг'и термал нейтронлар билан юқори реаксия тезлигига эга. Тез нейтронларни модерация деб аталадиган жараён орқали тезда термал нейтронларга алмаштириш мумкин. Бу (умуман) секинроқ ҳаракатланувчи ва шунинг учун атом ядролари ва бошқа нейтронлар каби паст ҳароратли зарралар билан ко'п сонли то'қнашувлар орқали амалга оширилади. Ушбу то'қнашувлар одатда бошқа заррачани тезлаштиради ва нейтронни секинлаштиради ва уни тарқатади. Идеал ҳолда, бу жараён учун хона ҳароратидаги нейтрон модератори ишлатилади. Реакторларда ог'ир сув, энгил сув ёки графит одатда нейтронларни мо''тадил қилиш учун ишлатилади.

Сеэ cаптион фор эхпланатион. Лигҳтер нобле гасес (ҳелиум анд неон депиcтед) ҳаве а муч ҳигҳер пробабилитй денситй пеак ат лоw спеэдс тҳан ҳеавиэр нобле гасес, бут ҳаве а пробабилитй денситй оф 0 ат мост ҳигҳер спеэдс. Ҳеавиэр нобле гасес (аргон анд хенон депиcтед) ҳаве лоwер пробабилитй денситй пеакс, бут ҳаве нон-зеро денситиэс овер муч ларгер рангес оф спеэдс. — 298,15 К (25 C) ҳароратда бир нечта асил газлар тезлигининг тезлик эҳтимоли зичлиги функсияларини акс эттирувчи диаграмма. Вертикал о'қ ёрлиг'ининг тушунтириши расм саҳифасида пайдо бо'лади (ко'риш учун босинг). Шунга о'хшаш тезлик тақсимоти нейтронлар учун модерациядан кейин олинади.

Ултра тез

Релятивистик
20 МеВ дан юқори

Бошқа таснифлар

Қозиқ

Ядро реакторларида мавжуд бо'лган барча энергиянинг нейтронлари
0,001 эВ дан 15 МеВ гача.

Ултрасовуқ

Акс эттириш ва ушлаб туриш учун этарлича паст энергияга эга нейтронлар
Юқори чегара 335 неВ

Тез нейтронли реактор ва термал нейтрон реактори солиштирилди

Ко'пгина бо'линиш реакторлари термал нейтрон реакторлари бо'либ, ядро бо'линиши натижасида ҳосил бо'лган нейтронларни секинлаштириш (" иссиқлик ") учун нейтрон модераторидан фойдаланади. Модерация уран-235 ёки плутоний-239 каби бо'линувчи ядролар учун бо'линиш кесимини сезиларли даражада оширади. Бундан ташқари, уран-238 термал нейтронлар учун анча паст тутилиш кесимига эга бо'либ, ко'проқ нейтронлар ²³⁸ У томонидан ушланмасдан, бо'линадиган ядроларнинг бо'линишига ва занжир реакциясини тарг'иб қилишга имкон беради. Ушбу эффектларнинг комбинацияси энгил сув реакторларига паст бойитилган урандан фойдаланиш имконини беради. Ог'ир сув реакторлари ва графит билан бошқариладиган реакторлар ҳатто табиий урандан ҳам фойдаланиши мумкин, чунки бу модераторлар энгил сувга қараганда анча паст нейтронни ушлаб туриш кесимларига эга.^[9]

Ёқилг'и ҳароратининг ошиши, шунингдек, уран-238 нинг термал нейтронларини Допплер кенгайиши орқали со'рилишини оширади ва реакторни бошқаришга ёрдам бериш учун салбий фикр билдиради. Совутиш суюқлиги суюқлик бо'либ, у модерация ва со'рилишга ҳам ҳисса қо'шади (энгил сув ёки ог'ир сув), совутиш суюқлигининг қайнаши модератор зичлигини камайтиради, бу эса ижобий ёки салбий фикр билдириши мумкин (мусбат ёки салбий бо'шлиқ коэффициэнти ). реактор кам ёки ҳаддан ташқари модерацияланган.

О'рта энергияли нейтронлар ко'пгина ёқилг'илар учун тез ёки термал нейтронларга қараганда камроқ бо'линиш / тутилиш нисбатларига эга. Торий сиклидаги уран-233 бундан мустасно бо'либ, у барча нейтрон энергияларида яхши парчаланиш/тутиш нисбатига эга.

Тез нейтронли реакторлар реаксияни давом эттириш учун модерация қилинмаган тез нейтронлардан фойдаланади ва ёқилг'ида унумдор материалга (уран-238) нисбатан бо'линадиган моддаларнинг юқори консентрациясини талаб қилади. Бироқ, тез нейтронлар ко'плаб нуклидлар учун яхшироқ бо'линиш/тутиш нисбатига эга ва ҳар бир тез бо'линиш ко'проқ нейтронларни чиқаради, шунинг учун тез ишлаб чиқарувчи реактор исте'мол қилганидан ко'ра ко'проқ парчаланадиган ёқилг'ини "ко'пайтириши" мумкин.

Тез реакторни бошқариш фақат Допплер кенгайишига ёки модератор томонидан салбий бо'шлиқ коэффициэнтига бог'лиқ бо'лиши мумкин эмас. Бироқ, ёқилг'ининг термал кенгайиши о'зи тез салбий фикр билдириши мумкин. Ко'п йиллик келажак то'лқини бо'лиши кутилаётган реакторнинг жадал ривожланиши уран бозоридаги арзон нархлар туфайли Чернобил авариясидан кейин о'нлаб йиллар давомида қурилган бир нечта реакторлар билан деярли то'хтаб қолди, аммо ҳозирда Осиёнинг бир қанча мамлакатларида жонланиш кузатилмоқда. келгуси бир неча йил ичида тез реакторларнинг катта прототипини тугатишни режалаштирмоқда. ^&#х5Д;

Шунингдек қаранг

Манбалар

↑ де Броглиэ. „Он тҳе Тҳеорй оф Қуанта“. афлб.энсмп.фр. Қаралди: 2019-йил 2-феврал.
↑ Cаррон, Н.Ж.. Ан Интродуcтион то тҳе Пассаге оф Энергетиc Партиcлес Тҳроугҳ Маттер, 2007 — 308-бет.
↑ „Неутрон Энергй“. www.нуcлеар-поwер.нет. Қаралди: 2019-йил 27-январ.
↑ Ҳ. Томита, C. Шода, Ж. Каwарабаяши, Т. Мацумото, Ж. Ҳори, С. Уно, М. Шожи, Т. Учида, Н. Фукумотоа анд Т. Игучиа, Девелопмент оф эпитҳермал неутрон cамера басед он ресонанcе-энергй-филтеред имагинг wитҳ ГЕМ, 2012, қуоте: "Эпитҳермал неутронс ҳаве энергиэс бетwеэн 1 эВ анд 10 кеВ анд смаллер нуcлеар cросс сеcтионс тҳан тҳермал неутронс."
↑ „Интродуcтион“, Ултраcолд Неутронс, WОРЛД СCИЭНТИФИC, 1–9-бет, 2019-09-23, дои:10.1142/9789811212710_0001, ИСБН 978-981-12-1270-3, С2CИД 243745548, қаралди: 2022-11-11
↑ Женке, Тобиас; Босина, Жоачим; Миcко, Жакоб; Пицчманн, Марио; Седмик, Ренé; Абеле, Ҳартмут (2021-06-01). „Гравитй ресонанcе спеcтросcопй анд дарк энергй сймметрон фиэлдс“. Тҳе Эуропеан Пҳйсиcал Жоурнал Спеcиал Топиcс (инглизча). 230-жилд, № 4. 1131–1136-бет. дои:10.1140/эпжс/с11734-021-00088-й. ИССН 1951-6401.
↑ Ҳадден, Элҳоуcине; Исо, Юко; Куме, Ацуши; Умемото, Коичи; Женке, Тобиас; Фаллй, Мартин; Клепп, Жüрген; Томита, Ясуо (2022-05-24). „Нанодиамонд-басед нанопартиcле-полймер cомпосите гратингс wитҳ эхтремелй ларге неутрон рефраcтиве индех модулатион“. Пҳотосенситиве Материалс анд Тҳеир Апплиcатионс ИИ. 12151-жилд. СПИЭ. 70–76-бет. дои:10.1117/12.2623661. ИСБН 9781510651784.
↑ Бйрне, Ж. Неутронс, Нуcлеи, анд Маттер, Довер Публиcатионс, Минеола, Неw Ёрк, 2011, ИСБН 978-0-486-48238-5 (пбк.) п. 259.
↑ „Соме Пҳйсиcс оф Ураниум. Аccессед Марч 7, 2009“. 2019-йил 5-ноябрда асл нусхадан архивланган. Қаралди: 2023-йил 12-июн.

Ҳаволалар

Ядро тили
Ушбу мақола Мирзо Улуг'бек номидаги О'збекистон Миллий университиэти Физика факултети талабаси Аминов Ислом томонидан Wикита'лим лойиҳаси доирасида инглиз тилидан таржима қилинди.

[debroglie-1] де Броглиэ. „Он тҳе Тҳеорй оф Қуанта“. афлб.энсмп.фр. Қаралди: 2019-йил 2-феврал.

[2] Cаррон, Н.Ж.. Ан Интродуcтион то тҳе Пассаге оф Энергетиc Партиcлес Тҳроугҳ Маттер, 2007 — 308-бет.

[neutronenergy-3] „Неутрон Энергй“. www.нуcлеар-поwер.нет. Қаралди: 2019-йил 27-январ.

[4] Ҳ. Томита, C. Шода, Ж. Каwарабаяши, Т. Мацумото, Ж. Ҳори, С. Уно, М. Шожи, Т. Учида, Н. Фукумотоа анд Т. Игучиа, Девелопмент оф эпитҳермал неутрон cамера басед он ресонанcе-энергй-филтеред имагинг wитҳ ГЕМ, 2012, қуоте: "Эпитҳермал неутронс ҳаве энергиэс бетwеэн 1 эВ анд 10 кеВ анд смаллер нуcлеар cросс сеcтионс тҳан тҳермал неутронс."

[5] „Интродуcтион“, Ултраcолд Неутронс, WОРЛД СCИЭНТИФИC, 1–9-бет, 2019-09-23, дои:10.1142/9789811212710_0001, ИСБН 978-981-12-1270-3, С2CИД 243745548, қаралди: 2022-11-11

[6] Женке, Тобиас; Босина, Жоачим; Миcко, Жакоб; Пицчманн, Марио; Седмик, Ренé; Абеле, Ҳартмут (2021-06-01). „Гравитй ресонанcе спеcтросcопй анд дарк энергй сймметрон фиэлдс“. Тҳе Эуропеан Пҳйсиcал Жоурнал Спеcиал Топиcс (инглизча). 230-жилд, № 4. 1131–1136-бет. дои:10.1140/эпжс/с11734-021-00088-й. ИССН 1951-6401.

[7] Ҳадден, Элҳоуcине; Исо, Юко; Куме, Ацуши; Умемото, Коичи; Женке, Тобиас; Фаллй, Мартин; Клепп, Жüрген; Томита, Ясуо (2022-05-24). „Нанодиамонд-басед нанопартиcле-полймер cомпосите гратингс wитҳ эхтремелй ларге неутрон рефраcтиве индех модулатион“. Пҳотосенситиве Материалс анд Тҳеир Апплиcатионс ИИ. 12151-жилд. СПИЭ. 70–76-бет. дои:10.1117/12.2623661. ИСБН 9781510651784.

[8] Бйрне, Ж. Неутронс, Нуcлеи, анд Маттер, Довер Публиcатионс, Минеола, Неw Ёрк, 2011, ИСБН 978-0-486-48238-5 (пбк.) п. 259.

[9] „Соме Пҳйсиcс оф Ураниум. Аccессед Марч 7, 2009“. 2019-йил 5-ноябрда асл нусхадан архивланган. Қаралди: 2023-йил 12-июн.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]