O que é decaimento de nêutrons – Emissão de nêutrons – Definição

O decaimento de nêutrons é um tipo de decaimento radioativo de núcleos contendo excesso de nêutrons (especialmente produtos de fissão), no qual um nêutron é simplesmente ejetado do núcleo. Esse tipo de radiação desempenha papel fundamental no controle do reator nuclear , porque esses nêutrons são nêutrons atrasados . Neste local, devemos distinguir entre:

• Emissão espontânea de nêutrons . A emissão espontânea de nêutrons é um modo de decaimento radioativo no qual um ou mais nêutrons são ejetados de um núcleo.
• Decaimento do nêutron livre . Ao contrário de um nêutron limitado, o nêutron livre está sujeito a decaimento beta radioativo (com uma meia-vida de cerca de 611 segundos). Decai em um próton, um elétron e um antineutrino (a contraparte da antimatéria do neutrino, uma partícula sem carga e com pouca ou nenhuma massa).
• Emissão induzida de nêutrons . Entre as reações nucleares estão também as reações, nas quais um nêutron é ejetado do núcleo e podem ser chamadas de reações de emissão de nêutrons . Essas reações nucleares são, por exemplo:
  • Reações de dispersão
  • Ficão nuclear
  • Emissão de fotoneutrons
  • Outras reações nucleares (por exemplo, reações alfa, n)

Este artigo descreve principalmente a emissão espontânea de nêutrons (decaimento imediato de nêutrons). Esse modo de decaimento ocorre apenas nos nuclídeos mais ricos em nêutrons / com deficiência de prótons (decaimento imediato de nêutrons) e também em estados excitados de outros nuclídeos, como na emissão de fotoneutrons e na emissão de nêutrons com atraso beta. Como pode ser visto, se um núcleo decai por emissão de nêutrons, o número atômico permanece o mesmo, mas a filha se torna um isótopo diferente do mesmo elemento. Núcleos que podem decair por esse modo são descritos como estando além da linha de gotejamento de nêutrons. Dois exemplos de isótopos que emitem nêutrons são o berílio-13 (decaindo para o berílio-12 com uma vida média de 2,7 × ^10-21 s) e o hélio-5 (hélio-4, 7 × ^10-22 s).

Emissão de nêutrons com atraso beta – Nêutrons atrasados

A emissão de nêutrons geralmente ocorre em núcleos que estão excitados, como o ⁸⁷ Kr * excitado produzido a partir do decaimento beta de ⁸⁷ Br. Esse isótopo tem meia-vida de 55,6 segundos . Ele sofre decaimento beta negativo através de seus dois ramos principais com emissão de partículas beta de 2,6 MeV e 8 MeV . Esse decaimento leva à formação de ⁸⁷ Kr * e o núcleo de ⁸⁷ Kr * decai subseqüentemente através de dois decaimentos beta sucessivos no isótopo estável ⁸⁷ Sr. Mas também há uma maneira possível de o núcleo ⁸⁷ Br decair. O núcleo ⁸⁷ Br pode decair em beta para um estado excitado do ⁸⁷Núcleo Kr * a uma energia de 5,5 MeV, que é maior que a energia de ligação de um nêutron no núcleo de ⁸⁷ Kr. Nesse caso, o núcleo de ⁸⁷ Kr * pode sofrer (com probabilidade de 2,5%) uma emissão de nêutrons levando à formação de um núcleo estável ^.Isótopo de Kr. O próprio processo de emissão de nêutrons é controlado pela força nuclear e, portanto, é extremamente rápido, às vezes chamado de “quase instantâneo”. A ejeção do nêutron pode ser um produto do movimento de muitos núcleons, mas, em última análise, é mediada pela ação repulsiva da força nuclear que existe a distâncias extremamente curtas entre os núcleons. O tempo de vida de um ejetado de nêutrons dentro do núcleo antes de ser emitido é geralmente comparável ao tempo de vôo de um nêutron típico antes de sair da pequena nuclear “poço de potencial”, ou cerca de 10 ^-23 segundos. Como pode ser visto, a taxa de emissão desses nêutrons é governada principalmente por decaimento beta, portanto, essa emissão é conhecida como emissão de nêutrons com atraso beta. e é responsável pela produção de nêutrons atrasados ​​em reatores nucleares.

Enquanto a maioria dos nêutrons produzidos na fissão são nêutrons rápidos, os nêutrons atrasados ​​são importantes no controle do reator. De fato, a presença de nêutrons atrasados ​​é talvez o aspecto mais importante do processo de fissão do ponto de vista do controle do reator.

Veja também: Precursores de nêutrons atrasados