Neutronenfluss - Neutron flux
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Der Neutronenfluss , , ist eine skalare Größe, die in der Kernphysik und der Kernreaktorphysik verwendet wird . Es ist die Gesamtlänge, die alle freien Neutronen pro Zeit- und Volumeneinheit zurücklegen. Äquivalent kann es als die Anzahl der Neutronen definiert werden, die in einem Zeitintervall durch eine kleine Kugel mit Radius wandern, geteilt durch (den Querschnitt der Kugel) und durch das Zeitintervall. Die übliche Einheit ist cm −2 s −1 (Neutronen pro Quadratzentimeter pro Sekunde).
Die Neutronenfluenz ist definiert als der über einen bestimmten Zeitraum integrierte Neutronenfluss , daher ist ihre übliche Einheit cm -2 (Neutronen pro Quadratzentimeter).
Natürlicher Neutronenfluss
Neutronenfluss in AGB-Stern - Sterne und in Supernovae ist verantwortlich für die meisten der natürlichen nucleosynthesis Herstellung Elemente schwerer als Eisen . In Sternen gibt es einen relativ geringen Neutronenfluss in der Größenordnung von 10 5 bis 10 11 cm −2 s −1 , was zur Nukleosynthese nach dem s-Prozess ( langsamer Neutroneneinfangprozess ) führt. Im Gegensatz dazu gibt es nach einer Kernkollaps-Supernova einen extrem hohen Neutronenfluss in der Größenordnung von 10 32 cm −2 s −1 , was zur Nukleosynthese nach dem r-Prozess ( Rapid Neutron- Capture-Prozess) führt.
Der atmosphärische Neutronenfluss, offenbar von Gewittern, kann Werte von 3·10 -2 bis 9·10 +1 cm -2 s -1 erreichen . Jüngste Ergebnisse (von den ursprünglichen Forschern als ungültig erachtet) mit ungeschirmten Szintillations-Neutronendetektoren zeigen jedoch eine Abnahme des Neutronenflusses während Gewittern. Neuere Forschungen scheinen zu unterstützen, dass Blitze durch photonukleare Prozesse 10 13 –10 15 Neutronen pro Entladung erzeugen .
Künstlicher Neutronenfluss
Künstlicher Neutronenfluss bezieht sich auf einen künstlichen Neutronenfluss, entweder als Nebenprodukt aus der Waffen- oder Kernenergieproduktion oder für eine bestimmte Anwendung wie etwa aus einem Forschungsreaktor oder durch Spallation . Ein Neutronenstrom wird oft verwendet, um die Spaltung instabiler großer Kerne einzuleiten . Das oder die zusätzlichen Neutronen können dazu führen, dass der Kern instabil wird, wodurch er zerfällt (aufspaltet), um stabilere Produkte zu bilden. Dieser Effekt ist in Kernspaltungsreaktoren und Atomwaffen unabdingbar .
In einem Kernspaltungsreaktor ist der Neutronenfluss die primäre Größe, die gemessen wird, um die Reaktion im Inneren zu steuern. Die Flussform ist der Begriff, der auf die Dichte oder relative Stärke des Flusses angewendet wird, wenn er sich durch den Reaktor bewegt. Typischerweise tritt der stärkste Neutronenfluss in der Mitte des Reaktorkerns auf und wird zu den Rändern hin geringer. Je höher der Neutronenfluss ist, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass eine Kernreaktion auftritt, da pro Zeiteinheit mehr Neutronen durch ein Gebiet gehen.
Neutronenfluenz der Reaktorbehälterwand
Ein Reaktorbehälter eines typischen Kernkraftwerks ( DWR ) hält in 40 Jahren (32 vollen Reaktorjahren) ungefähr 6,5 × 10 19 cm –2 ( E > 1 MeV ) Neutronenfluenz aus. Neutronenfluss führt dazu, dass Reaktorbehälter an Neutronenversprödung leiden .