Language
Country/Area
No result found
Nơtron trong lò phản ứng hạt nhân: Làm thế nào để họ thúc đẩy phản ứng phân hạch?
Bức xạ neutron là một dạng bức xạ ion hóa từ neutron tự do trong các phản ứng hạt nhân. Nó được tạo ra trong quá trình phân hạch hạt nhân và phản ứng tổng hợp hạt nhân, sau đó phản ứng với hạt nhân của các nguyên tử khác để tạo thành các hạt nhân mới và có thể kích hoạt nhiều neutron hơn. Bản thân neutron không được tích điện và do đó có khả năng xuyên thấu cao hơn các loại bức xạ khác trong quá trình lan truyền, khiến ứng dụng của chúng trong sản xuất điện hạt nhân và các lĩnh vực liên quan trở nên đặc biệt quan trọng.
Nguồn neutron
Nơtron có thể được giải phóng từ phản ứng phân hạch hạt nhân, phản ứng tổng hợp hạt nhân, phân rã phóng xạ và thậm chí là sự tương tác của các tia vũ trụ với bầu khí quyển Trái đất. Trong số các nguồn này, lò phản ứng hạt nhân và máy gia tốc hạt là những nguồn neutron quy mô lớn phổ biến.
Một trong những nguồn neutron điển hình là neutron tự do được tạo ra trong sự va chạm của tia gamma bari và hạt nhân berili.
Nơtron trong phân hạch
Trong các lò phản ứng hạt nhân, neutron thường được chia thành neutron chậm (nhiệt) và neutron nhanh. Các neutron nhiệt thể hiện sự phân bố Maxwell-Boltzmann tương tự như chất khí trong sự phân bố năng lượng và có thể dễ dàng bị hạt nhân nguyên tử bắt giữ, đây là cách chính để tạo ra các phản ứng phân hạch chuỗi. Để duy trì phản ứng phân hạch chuỗi hiệu quả, các neutron được tạo ra bởi quá trình phân hạch phải được bắt giữ bởi một hạt nhân có thể phân hạch, sau đó hạt nhân này trải qua quá trình phân hạch để giải phóng nhiều neutron hơn.
Để làm chậm neutron nhanh thành neutron nhiệt, các chất điều tiết neutron như than chì hoặc nước nhẹ thường được đưa vào lò phản ứng để tăng hiệu suất bắt giữ.
Nơtron khí hậu
Các neutron khí hậu được tạo ra bởi bức xạ vũ trụ trên bề mặt và bầu khí quyển Trái đất và thường có năng lượng cao hơn neutron trong các lò phản ứng hạt nhân. Những neutron này có thể chuyển đổi thành carbon-14 khi chúng tương tác với nitơ-14, một đặc điểm được sử dụng rộng rãi trong việc xác định niên đại bằng carbon phóng xạ.
Ứng dụng của neutron
Bức xạ neutron lạnh, nóng và nhiệt được sử dụng rộng rãi trong các thí nghiệm tán xạ và nhiễu xạ giúp đánh giá tính chất của vật liệu trong các lĩnh vực như khoa học vật lý, tinh thể học và sinh học. Để điều trị ung thư, liệu pháp bắt giữ neutron boron còn tận dụng tính chất xuyên thấu và gây tổn hại cao của neutron, nhằm mục đích tấn công các tế bào khối u. Ngoài ra, neutron còn có thể được sử dụng để chụp ảnh các thành phần công nghiệp, điều này có ý nghĩa rất lớn đối với các ngành công nghiệp như năng lượng hạt nhân, hàng không vũ trụ và chất nổ có độ tin cậy cao.
Cơ chế ion hóa và đặc tính của neutron
Vì neutron không mang điện nên cơ chế ion hóa của chúng khác với cơ chế ion hóa của các hạt tích điện. Khi sự hấp thụ neutron dẫn đến phát ra tia gamma, các tia gamma này sẽ loại bỏ các electron khỏi nguyên tử, gây ra sự ion hóa gián tiếp. Bức xạ neutron cực kỳ xuyên thấu và trong một số trường hợp thậm chí có thể vượt trội hơn tia gamma.
Mối nguy hiểm và bảo vệ sức khỏe
Nguy cơ chính đối với sức khỏe của bức xạ neutron đến từ việc kích hoạt các vật liệu phóng xạ mà nó có thể gây ra, khiến nhiều vật liệu trở nên có tính phóng xạ, bao gồm cả mô người. Neutron là một loại bức xạ nguy hiểm do tính chất năng lượng cao của chúng. Dưới các nguồn bức xạ bên ngoài, các biện pháp bảo vệ chủ yếu dựa vào các vật liệu che chắn bức xạ, chẳng hạn như nước hoặc vật liệu giàu hydro, để ngăn chặn hiệu quả tác động của bức xạ neutron.
Tác động của vật liệu
Các neutron năng lượng cao có thể phá hủy và phân hủy vật liệu theo thời gian. Khi vật liệu bị bắn phá bằng neutron, các phản ứng sốc sẽ phản ứng với hạt nhân nguyên tử, gây ra sự hình thành các sai lệch và khuyết tật. Quá trình này làm giảm độ tin cậy và tuổi thọ của vật liệu, đặc biệt là trong các bình áp lực của lò phản ứng hạt nhân.
Kết luận
Khi nhu cầu sử dụng năng lượng hạt nhân tăng lên, nghiên cứu về neutron tiếp tục tìm kiếm các biện pháp bảo vệ và công nghệ ứng dụng tốt hơn. Chúng ta nên suy nghĩ sâu sắc hơn: Những thế lực vô hình này có vai trò và tác động gì trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta?
