Qué es la descomposición de neutrones – Emisión de neutrones – Definición

La desintegración de neutrones es un tipo de desintegración radiactiva de núcleos que contienen exceso de neutrones (especialmente productos de fisión), en los que un neutrón simplemente se expulsa del núcleo. Dosimetría de radiación
Emisión de protones y neutrones
Ejemplo: descomposición de protones y neutrones
Fuente: JANIS (software de información de datos nucleares basado en Java); La biblioteca de datos nucleares JEFF-3.1.1

La desintegración de neutrones es un tipo de desintegración radiactiva de núcleos que contienen exceso de neutrones (especialmente productos de fisión), en los que un neutrón simplemente se expulsa del núcleo. Este tipo de radiación juega un papel clave en el control del reactor nuclear , porque estos neutrones son neutrones retardados . En este lugar debemos distinguir entre:

  • Emisión espontánea de neutrones . La emisión espontánea de neutrones es un modo de desintegración radiactiva en el que uno o más neutrones son expulsados ​​de un núcleo.
  • Decaimiento de neutrones libres . El neutrón libre es, a diferencia de un neutrón limitado, sujeto a la desintegración beta radiactiva (con una vida media de aproximadamente 611 segundos). Se descompone en un protón, un electrón y un antineutrino (el equivalente de antimateria del neutrino, una partícula sin carga y con poca o ninguna masa).
  • Emisión de neutrones inducida . Entre las reacciones nucleares también se encuentran las reacciones, en las que se expulsa un neutrón del núcleo y pueden denominarse reacciones de emisión de neutrones . Estas reacciones nucleares son, por ejemplo:
    • Reacciones de dispersión
    • Fisión nuclear
    • Emisión de fotoneutrones
    • Otras reacciones nucleares (p. Ej., Reacciones (alfa, n))

Este artículo describe principalmente la emisión espontánea de neutrones (decaimiento rápido de neutrones). Este modo de descomposición ocurre solo en los nucleidos más ricos en neutrones / deficientes en protones (pronta descomposición de neutrones), y también en los estados excitados de otros nucleidos como en la emisión de fotoneutrones y la emisión de neutrones con retardo beta. Como se puede ver, si un núcleo se desintegra a través de la emisión de neutrones, el número atómico permanece igual, pero la hija se convierte en un isótopo diferente del mismo elemento. Los núcleos que pueden desintegrarse por este modo se describen como que se encuentran más allá de la línea de goteo de neutrones. Dos ejemplos de isótopos que emiten neutrones son el berilio-13 (que se descompone en berilio-12 con una vida media de 2.7 × 10 −21 s) y el helio-5 (helio-4, 7 × 10 −22 s).

 

Emisión de neutrones con retraso beta – Neutrones retrasados

Precursores de neutrones retrasados
Precursores de neutrones retrasados

La emisión de neutrones generalmente ocurre a partir de núcleos que están en un estado excitado, como el 87 Kr * excitado producido a partir de la desintegración beta de 87 Br. Este isótopo tiene una vida media de 55,6 segundos . Sufre una desintegración beta negativa a través de sus dos ramas principales con emisión de partículas beta de 2.6 MeV y 8 MeV . Esta desintegración conduce a la formación de 87 Kr * y el núcleo de 87 Kr * posteriormente se desintegra a través de dos desintegraciones beta sucesivas en el isótopo estable 87 Sr. Pero también hay una forma posible de que el núcleo 87 Br se desintegra. El núcleo 87 Br puede desintegrarse beta en un estado excitado del 87Kr * núcleo a una energía de 5.5 MeV, que es más grande que la energía de unión de un neutrón en el núcleo de 87 Kr. En este caso, el núcleo 87 Kr * puede sufrir (con una probabilidad del 2.5%) una emisión de neutrones que conduce a la formación de 86 estables.Kr isótopo. El proceso de emisión de neutrones en sí mismo está controlado por la fuerza nuclear y, por lo tanto, es extremadamente rápido, a veces denominado «casi instantáneo». La expulsión del neutrón puede ser producto del movimiento de muchos nucleones, pero en última instancia está mediada por la acción repulsiva de la fuerza nuclear que existe a distancias extremadamente cortas entre nucleones. El tiempo de vida de un neutrón expulsado dentro del núcleo antes de ser emitido suele ser comparable al tiempo de vuelo de un neutrón típico antes de que salga del pequeño «pozo potencial» nuclear, o alrededor de 10 −23 segundos. Como se puede ver, la tasa de emisión de estos neutrones se rige principalmente por la desintegración beta, por lo tanto, esta emisión se conoce como emisión de neutrones con retardo beta y es responsable de la producción de neutrones retrasados ​​en reactores nucleares.

Mientras que la mayoría de los neutrones producidos en la fisión son neutrones rápidos, los neutrones retrasados ​​son importantes en el control del reactor. De hecho, la presencia de neutrones retrasados ​​es quizás el aspecto más importante del proceso de fisión desde el punto de vista del control del reactor.

Ver también: precursores de neutrones retardados

 

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