Language
Country/Area
No result found
النيوترونات في المفاعلات النووية: كيف تعزز التفاعلات الانشطارية؟
الإشعاع النيوتروني هو شكل من أشكال الإشعاع المؤين الناتج عن النيوترونات الحرة في التفاعلات النووية. ويتم إنتاجه أثناء الانشطار النووي والاندماج النووي ويتفاعل بعد ذلك مع نوى الذرات الأخرى لتكوين نويدات جديدة وقد يؤدي إلى إطلاق المزيد من النيوترونات. النيوترونات نفسها غير مشحونة، وبالتالي لديها قدرات اختراق أعلى من الأنواع الأخرى من الإشعاع أثناء الانتشار، مما يجعل تطبيقها في توليد الطاقة النووية والمجالات ذات الصلة ذات أهمية خاصة.
مصدر النيوترونات
يمكن إطلاق النيوترونات من الانشطار النووي، والاندماج النووي، والتحلل الإشعاعي، وحتى تفاعل الأشعة الكونية مع الغلاف الجوي للأرض. ومن بين هذه المصادر، تعد المفاعلات النووية ومسرعات الجسيمات من المصادر الشائعة واسعة النطاق للنيوترونات.
أحد مصادر النيوترونات النموذجية هو النيوترونات الحرة الناتجة عن تصادم أشعة غاما الباريوم ونواة البريليوم.
انشطار النيوترونات
في المفاعلات النووية، تنقسم النيوترونات عادة إلى نيوترونات بطيئة (حرارية) ونيوترونات سريعة. تظهر النيوترونات الحرارية توزيع ماكسويل-بولتزمان مشابهًا للغازات في توزيع الطاقة، ويمكن التقاطها بسهولة بواسطة النوى الذرية، وهي الطريقة الرئيسية لإنتاج تفاعلات الانشطار التسلسلي. من أجل الحفاظ على تفاعل متسلسل انشطاري فعال، يجب أن يتم التقاط النيوترونات الناتجة عن الانشطار بواسطة نواة قابلة للانشطار، والتي تخضع بعد ذلك للانشطار لإطلاق المزيد من النيوترونات.
من أجل إبطاء النيوترونات السريعة إلى نيوترونات حرارية، غالبًا ما يتم إدخال معدلات النيوترونات، مثل الجرافيت أو الماء الخفيف، في المفاعل لزيادة كفاءة الالتقاط.
نيوترونات المناخ
يتم إنتاج نيوترونات المناخ بواسطة الإشعاع الكوني على سطح الأرض والغلاف الجوي وعادةً ما تكون لها طاقات أعلى من النيوترونات في المفاعلات النووية. يمكن لهذه النيوترونات أن تتحول إلى كربون-14 عندما تتفاعل مع النيتروجين-14، وهي ميزة تُستخدم على نطاق واسع في التأريخ بالكربون المشع.
تطبيقات النيوترونات
يُستخدم الإشعاع النيوتروني البارد والساخن والحراري على نطاق واسع في تجارب التشتت والحيود للمساعدة في تقييم خصائص المواد في مجالات مثل العلوم الفيزيائية وعلم البلورات وعلم الأحياء. لعلاج السرطان، يستفيد العلاج باحتجاز نيوترونات البورون أيضًا من طبيعة النيوترونات شديدة الاختراق والضرر، بهدف مهاجمة الخلايا السرطانية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أيضًا استخدام النيوترونات لتصوير المكونات الصناعية، وهو أمر ذو أهمية كبيرة لصناعات مثل الطاقة النووية والفضاء والمتفجرات عالية الموثوقية.
آلية التأين وخصائص النيوترونات
ولأن النيوترونات غير مشحونة، فإن آلية تأينها تختلف عن آلية تأين الجسيمات المشحونة. عندما يؤدي امتصاص النيوترونات إلى انبعاث أشعة جاما، تقوم أشعة جاما هذه بإزالة الإلكترونات من الذرات، مما يسبب التأين غير المباشر. الإشعاع النيوتروني شديد الاختراق، وفي بعض الحالات، يمكن أن يتفوق على أشعة جاما.
المخاطر الصحية والحماية
تأتي المخاطر الصحية الرئيسية للإشعاع النيوتروني من تنشيط المواد المشعة التي يمكن أن تسببها، مما يتسبب في تحول العديد من المواد إلى مشعة، بما في ذلك الأنسجة البشرية. النيوترونات هي نوع خطير من الإشعاع بسبب خصائصها عالية الطاقة. في ظل مصادر الإشعاع الخارجية، تعتمد تدابير الحماية بشكل أساسي على مواد الحماية من الإشعاع، مثل الماء أو المواد الغنية بالهيدروجين، لمنع تأثيرات الإشعاع النيوتروني بشكل فعال.
تأثير المواد
يمكن للنيوترونات عالية الطاقة أن تلحق الضرر بالمواد وتحللها بمرور الوقت. عندما يتم قصف المادة بالنيوترونات، تتفاعل تفاعلات الصدمة مع النوى الذرية، مما يتسبب في تكوين الاضطرابات والعيوب. تقلل هذه العملية من موثوقية المواد وعمرها الافتراضي، خاصة في أوعية ضغط المفاعل النووي.
الاستنتاج
مع تزايد الطلب على استخدام الطاقة النووية، تستمر الأبحاث المتعلقة بالنيوترونات في البحث عن تدابير حماية أفضل وتقنيات تطبيقية أفضل. يجب أن نفكر بعمق أكبر: ما هو الدور والتأثير الذي تلعبه هذه القوى غير المرئية في حياتنا اليومية؟
