Tepelný neutrón alebo termálny neutrón je taký neutrón, ktorého kinetická energia je približne rovná kinetickej energii častíc pri izbovej teplote. Pre teplotu 20 °C je energia tepelných neutrónov 0,025 eV, čiže 25 meV, čo zodpovedá rýchlosti 2,2 km/s, čiže 7920 km/h.
Tepelné neutróny dobre štiepia nuklidy s nepárnym nukleónovým číslom, akými sú 235U, 239Pu, 241Pu, 233U.
V jadrových reakciách vznikajú rýchle neutróny s vysokou kinetickou energiou (s priemernou kinetickou energiou 2 MeV), pretože odvážajú časť obrovskej energie uvoľnenej pri jadrovom štiepení. Tepelné neutróny (s priemernou energiou 0,025 eV) vznikajú spomaľovaním rýchlych neutrónov pomocou moderátora, prostredníctvom pružných a nepružných zrážok neutrónov s inými jadrami. Po izotropnom uvoľnení neutrónu (s rovnakou pravdepodobnosťou do všetkých smerov priestoru) zo štiepeného jadra uránu dochádza najskôr k nepružným zrážkam rýchleho neutrónu s najbližšími jadrami, čiže väčšina nepružných zrážok prebieha ešte v palivovej tablete. Pružné zrážky prebiehajú hlavne v chladive (moderátore)
Energia neutrónov sa v priebehu moderácie rádovo zníži miliardukrát (109). Táto energia sa odovzdá molekulám moderátora, ktoré ju disipujú na teplo, čo sa prejaví náradtom teploty chladiva primárneho okruhu.
Ťažká voda (D2O) je lepší moderátor ako ľahká voda (H2O), pretože ľahký vodík (H) mnohonásobne vyšší absorpčný účinný prierez pre neutróny ako ťažký vodík (D), ktorý neutróny absorbuje menej.
^{1}_{1}H + ^{1}_{0}n -> ^{2}_{1}H
V reaktore moderovanom a chladenom ľahkou vodou, ktorá obsahuje izotop vodíka ^{1}_{1}H sa absorbuje neutrón (^{1}_{0}n ) za vzniku excitovaných jadier deutéria (^{2}_{1}H), ktoré sa stabilizujú vyžiarením fotónu gama. To je ďalšou nevýhodou moderácie a chladenia ľahkou vodou, že vzniká ionizujúce gama žiarenie, ktoré je nutné odtieniť materiálom s vysokou hustotou, akým je napríklad kovové olovo. Gama žiarenie pri moderácii ťažkou vodou nevzniká až v takej miere, pretože jadrové reakcia deutéria s neutrónom za vzniku trícia je veľmi málo pravdepodobná:
^{2}_{1}H + ^{1}_{0}n -> ^{3}_{1}H +Difúzne a spomaľovacie vlastnosti používaných moderátorovLátkaξ sξΣs [m-1]ξΣs/Σaσs [barn]σa [barn]H2O0,92020135710,664D2O0,5093617,656700,0011grafit0,1581146,01924,80,0034 Pre úplnosť ešte dodajme, že v jadrovom reaktore chladenom a moderovanom ľahkou vodou vzniká aj izotop vodíka: trícium (^{3}_{1}H), ktorý však vzniká záchytom neutrónu izotopom bóru ^{10}_{5}B , ktorý sa nachádza v kyseline boritej používanej ako absorbátor neutrónov:
^{10}_{5}B + ^{1}_{0}n -> ^{4}_{2}He + ^{4}_{2}He + ^{3}_{1}H
Referencie
Pozri aj
moderátor rýchly neutrón
Kategória:Jadrová fyzika