Me encontré con una línea que dice "un átomo de elementos pesados es golpeado con un neutrón de baja velocidad, de lo contrario la reacción requiere no lograrían resultados". Entonces, ¿por qué no un neutrón de alta velocidad es exitoso para lograr una fisión nuclear?
Respuesta
¿Demasiados anuncios?
Peter S. Housel
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La sección transversal de absorción de neutrones es dependiente de la energía ("velocidad", "temperatura") de los neutrones. La gráfica de las reacciones Nucleares [Laboratorio Nacional de Los Alamos], con respecto a la dependencia de la energía de los neutrones de la sección transversal de absorción de $^{235}\mathrm{U}$:
Nota: las escalas logarítmicas. Los neutrones emitidos a partir de las reacciones de fisión están en el orden de $\mathrm{MeV}$, pero son moderados hacia la "térmica" de la región (${\sim}0.025\,\mathrm{eV}$) en los reactores nucleares, que produce una sección transversal de aproximadamente tres órdenes de magnitud más grande que la de los neutrones rápidos, como se ve en el gráfico anterior. Ese es el significado de su texto, a pesar de que "¿por qué?" es a menudo una muy complicado en estos contextos, dependiendo de lo que significa.
La "razón" está dentro de las leyes de la mecánica cuántica. La absorción de un neutrón puede ser modelado crudamente buscando en la probabilidad de transmisión de los neutrones para penetrar una barrera de potencial rectangular, que para los neutrones de baja energía se obtiene un $1/v$ dependencia de la absorción de donde $v$ es la velocidad de los neutrones, que se corresponde bastante bien a la parte inicial de la absorción de la gráfica anterior. En el centro del espectro llegar a resonancias y más complicaciones, aunque.
Podemos tratar de crear imágenes mentales con algo intuitivo análogos, pero que en su mayoría van a estar basadas en "después del hecho"-tipo de argumentos; por ejemplo, para la otra mentira de isótopos como $^{238}\mathrm{U}$, no hay ninguna (al menos para una probabilidad muy pequeña) de fisión en la región termal, y luego nos necesita tener un rápido acceso a los neutrones de fisión que se producen, por lo que hay una gran cantidad de variables en juego (energía de excitación de la configuración resultante, la activación de la energía para superar la barrera de potencial, etc.). Esto también hace que su comilla con respecto a un "fuerte elemento de" un poco demasiado general.
El gráfico anterior es lo que queremos medir, tenemos que aceptarlo, y el diseño de nuestros reactores nucleares con esto en mente. Que es, probablemente, la mejor respuesta a "¿por qué?" Puedo producir. :-)
