Os nêutrons de fissão são nêutrons produzidos na fissão nuclear . Eles têm espectro típico e sabe-se que os nêutrons de fissão são importantes em qualquer sistema de reação em cadeia. Os nêutrons desencadeiam a fissão nuclear de alguns núcleos ( 235 U , 238 U ou mesmo 232 Th ). O que é crucial a fissão de tais núcleos produz 2, 3 ou mais nêutrons livres .
Mas nem todos os nêutrons são liberados ao mesmo tempo após a fissão . Até a natureza da criação desses nêutrons é diferente. Deste ponto de vista, geralmente dividimos os nêutrons de fissão em dois grupos a seguir:
- Nêutrons Prompt . Os nêutrons imediatos são emitidos diretamente da fissão e são emitidos dentro de um período muito curto de cerca de 10 a 14 segundos .
- Nêutrons atrasados . Os nêutrons atrasados são emitidos por fragmentos de fissão ricos em nêutrons, chamados precursores atrasados de nêutrons . Esses precursores geralmente sofrem decaimento beta, mas uma pequena fração deles está excitada o suficiente para sofrer emissão de nêutrons . O fato de o nêutron ser produzido através desse tipo de decaimento e ocorrer ordens de magnitude posteriormente comparadas à emissão dos nêutrons imediatos desempenha um papel extremamente importante no controle do reator.
Espectro de nêutrons de fissão
Região de Nêutrons Rápidos
A primeira parte do espectro de fluxo de nêutrons nos reatores térmicos é a região dos nêutrons rápidos . Todos os nêutrons produzidos pela fissão nascem como nêutrons rápidos com alta energia cinética.
A princípio, precisamos distinguir entre nêutrons rápidos e nêutrons imediatos . Às vezes, os nêutrons imediatos podem ser confundidos incorretamente com os nêutrons rápidos. Mas há uma diferença essencial entre eles. Nêutrons rápidos são nêutrons categorizados de acordo com a energia cinética , enquanto que os nêutrons rápidos são categorizados de acordo com o tempo de sua liberação .
A maioria dos nêutrons produzidos na fissão são nêutrons rápidos. Geralmente, mais de 99% dos nêutrons de fissão são os nêutrons imediatos, mas a fração exata depende do nuclídeo a ser fissionado e também depende de uma energia incidente de nêutrons (geralmente aumenta com a energia). Por exemplo, uma fissão de 235 U por nêutron térmico produz 2,43 nêutrons , dos quais 2,42 nêutrons são os nêutrons imediatos e 0,01585 nêutrons (0,01585 / 2,43 = 0,0065 = ß) são os nêutrons atrasados .
A grande quantidade de nêutrons imediatos e até os nêutrons atrasados nascem como nêutrons rápidos (ou seja, com energia cinética superior a> 1 keV). Mas esses dois grupos de nêutrons de fissão têm espectros de energia diferentes, portanto, eles contribuem para o espectro de fissão de maneira diferente. Como mais de 99% dos nêutrons de fissão são os nêutrons imediatos, é óbvio que eles dominarão todo o espectro.
Portanto, o espectro rápido de nêutrons pode ser descrito pelos seguintes pontos:
- Quase todos os nêutrons de fissão têm energias entre 0,1 MeV e 10 MeV .
- A energia média de nêutrons é de cerca de 2 MeV .
- A energia de nêutrons mais provável é de cerca de 0,7 MeV .
O espectro rápido de nêutrons pode ser aproximado pela seguinte distribuição (normalizada para uma):
Os nêutrons liberados durante a fissão com uma energia média de 2 MeV em um reator sofrem, em média, várias colisões ( elásticas ou inelásticas ) antes de serem absorvidos. Como resultado dessas colisões, eles perdem energia , de modo que o espectro do reator não é idêntico ao espectro de fissão , é sempre ‘mais suave’ que o espectro de fissão. O fato é que o espectro de fissão é a parte do espectro do reator.
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