2015-08-13
2688
Источниками нейтронов являются космические излучения (атмосферы достигают нейтроны и протоны), ядерные реакции и ядерные превращения отдельных элементов. По своим энергетическим характеристикам нейтроны делятся на три группы:
· тепловые (Е < 0,5 КэВ),
· быстрые (Е = 0,1 - 10 МэВ) и
· сверхбыстрые (Е > 10 МэВ).
·
При прохождении через вещество нейтроны взаимодействуют только с ядрами атомов. Взаимодействовать с заряженными частицами они не могут, так как не обладают зарядом. Характер их взаимодействия аналогичен взаимодействию двух бильярдных шаров.
Нейтрон, обладая запасом кинетической энергии при столкновении с ядром вещества, передает ему часть своей энергии, при этом сам изменяет направление движения.
Этот процесс называется упругим рассеиванием. Под действием полученной энергии ядро атома "выскакивает" из электронной оболочки и в молекулярном пространстве производит ионизацию нейтральных атомов. Такие ядра называются ядрами отдачи. Источником отрицательных ионов являются электроны этого атома. В процессе столкновений энергия нейтрона постепенно уменьшается и приближается к энергии теплового движения. Тепловой нейтрон будет блуждать в веществе до тех пор, пока его не захватит одно из ядер атома. При этом образуется изотоп исходного вещества, а избыток энергии ядра, полученный за счет потери скорости движения нейтроном, излучается в окружающее пространство в виде гамма-кванта, т. е.
zXA + 0n1 
zXA+1 + 
.
Для того чтобы быстрый нейтрон с первоначальной энергией в 1 МэВ стал тепловым, потребуется порядка 25 столкновений с ядром водорода, или порядка 100 столкновений с ядром углерода, или порядка 2100 столкновений с ядром урана.
В зависимости от исходного вещества поглощение атомом нейтрона может привести к образованию искусственного радиоактивного изотопа.
Например,
27Co59 + n 27Co60 + 
Изотоп 27Со60 - радиоактивный (нестабильный). В его ядре через определенное время происходит превращение нейтрона в протон с выбросом в окружающее пространство бета-частицы (электрона).
При этом образуется новый стабильный элемент никель:
27Co60 28Ni60.
Не только тепловые, но и быстрые нейтроны могут быть захвачены ядрами атомов. При этом из ядра атома может быть выброшена любая частица (альфа, протон или нейтрон), а избыток энергии, образовавшийся за счет прекращения движения нейтрона, в виде гамма-кванта излучается в окружающее пространство, т.е.
zXA + n z-2XA+1 + 
+ ɣ;
zXA + n z-1XA + p + ɣ;
zXA + n zXA + n + ɣ.
Таким образом, при взаимодействии нейтрона с веществом происходит ионизация и нагрев ткани за счет преобразования его кинетической энергии в заряженные частицы (ядра отдачи и электроны) и в гамма-квант электромагнитной энергии, который дополнительно воздействует на нейтральные атомы. При этом может образоваться искусственно радиоактивный изотоп.
Защита от нейтронного потока: так как при каждом столкновении с ядром нейтрон теряет тем большую часть энергии, чем ближе масса ядра к массе нейтрона, то для защитных конструкции используется материал с малым атомным номером (парафин, вода, полиэтилен и др.). При защите от нейтронов всегда необходимо предусматривать защиту от гамма-излучения.
