تولید نوترون

دیدکلی

نوترونهای آزاد به علت کوتاه بودن نیم عمرشان ، در طبیعت وجود ندارند و بایستی بطور مصنوعی تولید شوند. یک روش ساده برای تولید تونرون جداکردن آن از هسته‌هایی است که انرژی همبستگی نوترون در آن هسته‌ها کم است. نوترون را از طریق شتابدهنده‌ها و راکتورهای تحقیقاتی نیز می‌توان تولید کرد.

تولید نوترون بوسیله واکنشهای هسته‌ای واکنشهای نوترون - آلفا

در این واکنش هسته توسط ذرات آلفا که معادل با هلیوم 4 است، بمباران می‌شود. ممکن است که این واکنش انرژی زا یا انرژی گیر باشد.

در این رابطه Q انرژی واکنش است که اگر مثبت باشد، واکنش انرژی زا و اگر منفی باشد، انرژی گیر خواهدبود. همچنین n تعداد نوترون و X هسته هدف است.

واکنشهای نوترون - دوترون (n و d)

هسته توسط دوترون (هیدروژن سنگین) بمباران شده و نوترون حاصل می‌شود. تقریبا تمام واکنشهای نوترون دوترون ، انرژی زا هستند.

واکنشهای نوترون - پروتون (n و p)

در این واکنش هسته توسط پروتون (اتم هیدروژن) بمباران شده و نوترون حاصل می‌شود. تمام واکنشهای نوترون پروتون با هسته‌های پایدار ، واکنش انرژی گیر هستند.

واکنشهای نوترون - گاما (n و ?)

این واکنش همان اثر فوتون روی هسته است.

چشمه‌های نوترون حاصل از شکافت

بعضی از هسته‌های سنگین ، عمل شکافت را خودبخود انجام می‌دهند. از آنجا که در هر شکافت چند نوترون تولید می‌شود، لذا این هسته‌ها می‌توانند به عنوان چشمه‌های نوترون بکار برده شوند.

تولید نوترون بوسیله شتاب دهنده‌ها

به عنوان چشمه‌های نوترون ، شتابدهنده‌ها مزیتهایی نسبت به چشمه‌های رادیواکتیو (تولید نوترون توسط واکنشهای هسته‌ای) دارند که عبارتند از :

• شدت قابل حصول آنها چندین برابر چشمه‌های رادیواکتیو است.
  
  
• نوترونهای تک انرژی را با هر انرژی دلخواه عملا می‌توان با یک جداکنندگی خوب تولید کرد. لذا بر اساس این ویژگیها می‌توان انواع مختلف شتابدهنده‌ها را ساخت.
  
  
• نوترونهای تک انرژی را می‌توان در اثر واکنش (n و p) و (n و d) با شتاب دادن پروتونها و دوترونها در شتابدهنده وان دوگراف تولید کرد.
  
  
• واکنش (n و d) یک واکنش کاملا مفیدی در انرژی کم دوترون (کمتر از یک مگا الکترون ولت) ، برای هسته‌های هدف دوتریوم ، لیتیم ، برلیوم و تریتیوم است. در ترکیب با شتابدهنده‌های ساده که انرژی آنها کم است و جریان نسبتا زیادی تولید می‌کنند، این واکنشها باعث تولید چشمه‌های نوترون قوی پیوسته و یا پالسی می‌گردند.
  
  
• در صورتی که اشعه تابش ترمزی حاصل از شتابدهنده‌های خطی الکترون برای تولید واکنشهای (n و ?) بکار برده شوند، چشمه‌های نوترون پالسی فوق‌العاده قوی می‌توانند، تولید گردند.

تولید نوترون در راکتورهای تحقیقاتی

نوترون را می‌توان از طریق شکافتهای حاصل در راکتور تحقیقاتی نیز تولید کرد. یک نوع راکتور تحقیقاتی به قدرت حرارتی 10 مگاوات را در نظر می‌گیریم. چون در هر شکافتی در حدود 200 مگا الکترون ولت انرژی آزاد می‌شود، درحدود 3x10¹⁷ شکافت در ثانیه اتفاق می‌افتد. با توجه به اینکه در هر شکافت درحدود 2.5 نوترون تولید می‌شود. در نتیجه درحدود 5.7x10¹⁷ نوترون در هر ثانیه در این راکتور تولید می‌گردد.