Neutronisieppaus

Radioaktiiviset prosessit
Radioaktiiviset prosessit:
Ydinsynteesi

Neutronisieppaus on ydinreaktio, jossa atomiydin ja yksi tai useampi neutroni törmäävät ja sulautuvat yhteen muodostaen raskaamman ytimen. Koska neutroneilla ei ole sähkövarausta, niiden on helpompi päästä positiivisesti varautuneeseen ytimeen kuin protonien, ja ainoastaan vahva ydinvoima synnyttää hylkivän vaikutuksen. Neutronisieppauksen todennäköisyys riippuu kohdeytimen vaikutusalasta.

Neutronisieppaus on tärkeässä roolissa raskaiden alkuaineiden ydinsynteesissä. Tähdissä se voi edetä kahdella eri tapaa: nopeana R-prosessina tai hitaana S-prosessina.[1] Fuusioreaktiot eivät voi tuottaa ytimiä, joiden massaluku on yli 56, mutta niitä voi syntyä neutronisieppauksen tuloksena.

Neutronisieppaus vähäisessä neutronivuossa

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
Kullan isotoopin 198Au hajoamiskaavio

Kun neutronivuo on vähäinen, kuten ydinreaktorissa, atomiydin sieppaa yhden neutronin kerrallaan. Jos esimerkiksi kullan luonnossa esiintyvää isotooppia 197Au säteilytetään neutroneilla, syntyy epävakaa 198Au-isotooppi. Se on syntyessään virittynyt ja purkautuu nopeasti perustilaan emittoimalla gammafotoneja. Tässä prosessissa ytimen massaluku nousee yhdellä. Sitä voidaan kuvata kaavalla 197Au + n → 198Au + γ. Isotooppi 198Au on epävakaa ja hajoaa beetahajoamisen kautta elohopeaytimeksi 198Hg[2].

Neutronisieppaus suuressa neutronivuossa

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Luhistuvan tähden sisällä neutronivuo on niin suuri, että ydin ei ehdi beetahajota neutronisieppausten välillä. Tällöin sen massaluku kasvaa nopeasti, mutta järjestysluku ei muutu, eli alkuaine pysyy samana. Kun neutronisieppaus ei ole enää mahdollista, syntynyt erittäin epävakaa ydin käy läpi useita beetahajoamisia, kunnes se saavuttaa stabiilin olotilan jonkin raskaamman alkuaineen isotooppina.[1] Tämä R-prosessi tuottaa raskaiden alkuaineiden runsasneutronisempia isotooppeja, mukaan luettuna radioaktiiviset alkuaineet.[1]

Neutroniabsorptio ydintekniikassa

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Neutronisieppausta voidaan käyttää ydintekniikassa absorboimaan liiallisia neutroneita ydinreaktorissa. Tärkein tähän käytetty ydin on 10B, yleensä boorikarbidin muodossa säätösauvoissa[3] tai boorihappona reaktorin jäähdytysvedessä painevesireaktoreissa[4].

Lähteet

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
  1. ↑ a b c Chemical Element - Neutron Capture Britannica.com. Viitattu 20.3.2024. (englanniksi)
  2. ↑ Kondev, F. G.; Wang, M.; Huang, W. J.; Naimi, S.; Audi, G: The NUBASE2020 evaluation of nuclear properties. Chinese Physics, 2021, 45. vsk, nro 3, s. 139. doi:10.1088/1674-1137/abddae Artikkelin verkkoversio. Viitattu 20.3.2024. (englanniksi)
  3. ↑ Wisnyi, L. G. ja Taylor, K.M.: Fabrication and Evaluation of Urania-Alumina Fuel Elements and Boron Carbide Burnable Poison Element. ASTM Special Technical Publication No. 276: Materials in Nuclear Applications, 1959. American Society for Testing Materials. (englanniksi)
  4. ↑ Processing of nuclear power plant waste streams containing boric acid (PDF) 1996. IAEA. Viitattu 20.3.2024. (englanniksi)

[[Luokka: