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No mundo da física moderna, as fontes de nêutrons desempenham um papel crucial.Esses dispositivos desempenham um papel indispensável para pesquisas científicas, fins médicos e desenvolvimento de energia nuclear.Com o avanço da ciência e da tecnologia, mais e mais fontes de nêutrons foram desenvolvidas, mas os princípios operacionais desses pequenos dispositivos são pouco conhecidos.Este artigo explorará profundamente essas pequenas fontes de nêutrons, especialmente como elas liberam nêutrons poderosos através do processo de decaimento alfa.
Conceito básico de fonte de nêutrons
Fonte de nêutrons refere -se a qualquer dispositivo que possa emitir nêutrons, independentemente de seu mecanismo para gerar nêutrons.Essas fontes de nêutrons são geralmente classificadas em dispositivos pequenos, médios e grandes, de acordo com seus processos físicos nos quais produzem nêutrons.
Por exemplo, fontes de nêutrons podem ser usadas em vários campos, como física, engenharia, medicina e armas nucleares.
Operação de pequenas fontes de nêutrons
Fissão espontânea
Alguns isótopos sofrem fissão espontânea sem estimulação externa, resultando em nêutrons naturalmente.California-252 ( 252cf ) é a fonte mais comum de nêutrons espontâneos de fissão.Essas fontes de nêutrons geralmente têm diâmetros entre 1/4 e 1/2 polegada e comprimentos de 1 a 2 polegadas, e relataram taxas de saída de nêutrons que variam de 100 milhões a 1 bilhão por segundo.
decaimento alfa
Os nêutrons também podem ser gerados afetando isótopos de luz, como pirox ou carbono.As fontes de nêutrons alfa podem ser feitas misturando uma fonte radioativa alfa com isótopos de baixo peso atômico.A emissividade de nêutrons desses dispositivos está entre 1 milhão e 100 milhões de nêutrons por segundo, e o tempo de produção é realmente determinado pela meia-vida do radioisótopo.
As combinações de materiais comuns incluem 六-用 (
pube), 六-用 (Ambe) e 六 -lithium (amli).
Fonte de nêutrons de tamanho médio
Concentração plasmática densa
As fontes de nêutrons concentradas plasmáticas densas controlam a fusão nuclear, criando plasmas densos, nos quais os gases de deutério e trítio carregados são aquecidos a uma temperatura que pode causar fusão nuclear.restrição eletrostática inercial
Dispositivos de restrição eletrostática inercial, como os campos elétricos do fusoras de Farnsworth-Hirsch para aquecer o plasma e produzir nêutrons, atraindo inúmeras pesquisas e experimentos amadores.
Essas fontes de nêutrons são tipicamente de tamanho e custo semelhantes às fontes de fissão espontâneas.
O potencial de grandes fontes de nêutrons
Reator de fissão nuclear
O processo de fissão dentro dos reatores de fissão nuclear produz um grande número de nêutrons, uma característica que os torna amplamente utilizados na geração e experimentos de energia.Os reatores de P&D são frequentemente projetados para permitir amostras de materiais para inserir ambientes de subfluxo de alto médio para teste.
Sistema de fusão nuclear
A fusão nuclear, especialmente a fusão de isótopos de hidrogênio pesado, tem o potencial de produzir grandes quantidades de nêutrons.Muitas unidades de pesquisa em todo o mundo estão conduzindo pesquisas de sistema integrado em pequena escala para explorar seu potencial de aplicação no futuro.Por exemplo, a instalação nacional de ignição nos Estados Unidos e o jato no Reino Unido são os principais experimentos de fusão atualmente em andamento.
Conclusão: o futuro das fontes de nêutrons
No geral, com o avanço da física, o escopo de demanda e aplicação das fontes de nêutrons também está se expandindo constantemente.De pequenas fontes de nêutrons alfa a grandes reatores nucleares, cada dispositivo traz vantagens e desafios únicos.Embora essas tecnologias tenham mostrado seu potencial no momento, haverá mais inovadoras tecnologias de origem de nêutrons aparecerá no futuro e como isso afetará nossos campos de pesquisa e aplicação?
