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核反应堆中的隐秘武器：为何10B是最重要的中子吸收剂？
中子捕获是一种核反应过程，其中原子核与一个或多个中子碰撞并合并，形成一个更重的核。与带正电的质子不同，中子不带电，所以能轻易地进入原子核，这使得中子捕获在重元素的形成上扮演了重要角色。尤其在恒星中，中子捕获可以以快速的方式（r-process）或缓慢的方式（s-process）进行。对于质量大于56的原子核，无法通过放热的热核反应（例如核融合）来形成，但可以透过中子捕获实现。
中子捕获在恒星内部的过程中，能快速将质量增加，却不改变元素的性质。
在小中子流下，例如在核反应堆中，单个中子可以被一个核捕获。例如，当自然金（197Au）被中子轰击时，会形成激发状态的同位素198Au，然后迅速通过发射伽玛射线（γ）衰变回198Au的基态。这一过程使质量数增加1，可以用简化的公式表示为197Au + n → 198Au + γ。使用热中子的过程称为热捕获，该同位素198Au是一个β发射体，最终会衰变为汞的同位素198Hg，并且原子数增加1。
当中子流非常高时（例如在恒星内），r-process进入画面，因为中子流的密度高到原子核来不及在中子捕获之间进行β衰变。这样，质量数增加得很快，而原子的数目（即元素）则保持不变。当不再可以进一步捕获中子时，这些极不稳定的核将通过多次β−衰变转变为更重元素的β稳定同位素。
中子吸收截面是衡量核素被中子捕获机率的一个重要指标，它通常以barn为单位。吸收截面的大小常与中子能量有着密切关系。
中子捕获的热力学意义不容忽视，因为它涉及到化学元素同位素的形成过程。中子捕获的能量会影响同位素的标准生成焓，这对于核反应堆的设计和运行是关键的因素。
在技术应用方面，中子激活分析技术可以用来远程检测材料的化学成分，因为不同的元素在吸收中子时会释放不同的特征辐射。这使得中子激活分析在矿产勘探和安保领域的应用非常广泛。
10B被认为是在核反应堆中最重要的中子吸收剂，它常用作硼化物的控制棒，或作为压水反应器冷却剂中的硼酸添加剂。
工程上，最重要的中子吸收剂是10B，常用于核反应堆的控制棒或作为压水反应器中的硼酸冷却剂。除了10B，还有其他的中子吸收剂包括氙、镉、铪、钪、钴、钇、钕、铀等，所有这些元素都以不同的同位素混合存在于自然界中。在这些中子吸收剂中，hafnium能够有效吸收中子，并可用于反应堆控制棒，但其与锆共存于相同的矿石中，两者的化学性质相似，但核性质却大相径庭。锶吸收中子的能力是锆的600倍，因此被广泛应用于核反应堆内部部件，尤其是燃料棒的金属包壳。要使这些元素各自发挥作用，需要从其自然混合中分离锆和铪，这可以透过离子交换树脂经济有效地实现。
面对不断发展的核能技术，我们应该思考：在确保安全的同时，如何最大程度利用中子捕获的潜力来推动核能的应用呢？
