Font de neutrons

Una font de neutrons és qualsevol dispositiu que emet neutrons, independentment del mecanisme utilisat per a produir-los. S'utilisen en física, ingenieria, medicina, armes nuclears, exploració petrolera, biologia, química i energia nuclear.

Les variables de la font de neutrons inclouen l'energia dels neutrons emesos per la font, la taxa de neutrons emesos, el tamany de la font, el cost de propietat i manteniment de la font i les regulacions governamentals relacionades en la font.

Menuts dispositius

Fissió espontànea (FE)

Alguns isòtops experimenten fissió espontànea (FE) en l'emissió de neutrons. La font de la fissió espontànea més comuna és l'isòtop californi-252. El ²⁵²Cf i totes les demés fonts de neutrons de FE s'obtenen irradiando urani o elements transurànics en un reactor nuclear, a on els neutrons s'absorbixen en el material de partida i els seus productes de reacció posteriors, transmutando el material de partida en isòtops capaços d'experimentar fissió espontànea. Les fonts de neutrons ²⁵²Cf solen tindre entre 1/4" i 1/2" de diàmetro i entre 1" i 2" de llongitut. Una font de neutrons ²⁵²Cf típica emet de 10⁷ a 10⁹ neutrons per segon quan és nova, pero en una vida mija de 2,6 anys, la producció de neutrons es reduïx a la mitat en 2,6 anys. Una font de neutrons ²⁵²Cf típica costava en la década de 2010 entre 15.000 i 20.000 dólars.

Radioisòtops en desintegració alfa mesclats en un element llauger

Els neutrons es produïxen quan les partícules alfa choquen contra qualsevol de varis isòtops llaugers, inclosos isòtops de berili, carbono o oxigen. Per tant, es pot crear una font de neutrons mesclant un emissor alfa com ràdio, poloni o americio en un isòtop de baix pes atòmic, normalment mesclant pols dels dos materials. Les fonts de neutrons alfa solen produir 10⁶–10⁸ neutrons per segon. Una font de neutrons alfa de berili pot produir al voltant de 30 neutrons per cada 10⁶ partícules alfa. La vida útil de dites fonts depén de la vida mija del radioisòtop. El tamany i el cost d'estes fonts de neutrons són comparables a les fonts de fissió espontànea. Les combinacions habituals de materials són plutoni-berili (PuBe), americio-berili (AmBe) o americio-liti (AmLi).

Radioisòtops que es desintegren en fotons d'alta energia ubicats junt en berili o deuteri

La radiació gamma en una energia que excedix l'energia de l'unió dels neutrons d'un núcleu pot expulsar un neutró (per mig de fotodesintegración). Dos reaccions d'eixemple són:

• ⁹Be + fotó >1,7 MeV → 1 neutró + 2 ⁴He
• ²H (deuteri) + fotó >2,26 MeV → 1 neutró + ¹H

Generadors de neutrons de tubo sagellat

Alguns generadors de neutrons basats en acceleradors induïxen la fusió entre fas de ions de deuteri i/o triti i objectius hidrur que també contenen estos isòtops.

Dispositius de tamany mijà

Dispositius d'enfocament de plasma i pessigue de plasma

Una font de neutrons de foc de plasma dens produïx una fusió nuclear controlada per mig de la creació d'un plasma dens dins del com es calfa deuteri gaseós i/o triti ionizado a temperatures suficients per a generar la fusió.

Confinament electrostàtic inercial

Els dispositius de confinament electrostàtic inercial, com el fusor de Farnsworth-Hirsch, utilisen un camp elèctric per a calfar un plasma fins a alcançar condicions de fusió i produir neutrons. S'han desenrollat vàries aplicacions, des d'algunes materialisades per aficionats a la física, fins a aplicacions comercials, principalment en els EE. UU.

Acceleradors de ions llaugers

Es poden utilisar acceleradors de partícules tradicionals en fonts de ions d'hidrogen (H), deuteri (D) o triti (T) per a produir neutrons utilisant objectius de deuteri, triti, liti, berili i atres materials en baix número atómico. Normalment, estos acceleradors funcionen en energies en el ranc > 1 MeV.

Sistemes de fotoneutrones/fotofisión per radiació de frenat d'alta energia

Els neutrons es produïxen quan fotons per damunt de l'energia d'enllaç nuclear d'una substància incidixen sobre eixa substància, lo que fa que experimente resonància de dipol jagant, despuix de lo que emet un neutró (per mig de fotodesintegración) o sofrix una fissió (fotofisión). La cantitat de neutrons lliberats per cada event de fissió depén de la substància amprada. Normalment, els fotons comencen a produir neutrons en interactuar en la matèria normal a energies d'aproximadament 7 a 40 MeV, lo que significa que les instalacions de radioteràpia que utilisen rajos X de megavoltaje també produïxen neutrons, de manera que algunes d'elles requerixen blindage per a evitar la fuga d'estes partícules. Ademés, els electrons d'energia superior a aproximadament 50 MeV poden induir una resonància dipolar elevada en nucleidos per mig d'un mecanisme que és l'invers de la conversió interna i, per lo tant, produir neutrons per mig d'un mecanisme similar al dels fotoneutrones.

Vore també

• Emissió de neutrons
• Generador de neutrons, dispositiu comercial
• Temperatura neutrónica ('ràpida' o 'llenta')
• Font de neutrons d'inici
• Zetatrón
• Un reactor nuclear subcrítico depén d'una font de neutrons "externa"