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中子輻射(英語:Neutron radiation)是一種由自由中子組成的電離輻射核裂變的結果是原子會釋放出自由中子,這些自由中子與其他原子的核發生反應形成新的同位素,反過來也可能會產生輻射。自由中子是不穩定的,會衰變成質子,電子和反中微子,半衰期為881秒(約15分鐘)[1]

来源编辑

中子可以從核聚變或核裂變或從任何其他不同的核反應(例如來自放射性衰變或來自粒子相互作用的反應(例如來自宇宙射線或粒子加速器))發射。大的中子源是罕見的,並且通常被限制在諸如核反應堆粒子加速器(例如散裂中子源)之類的大尺寸裝置。

通過觀察與α粒子反應的核,從而轉化成碳核並發射出中子BeαnC,發現了中子輻射。 α粒子發射體和具有大(αn核反應概率的同位素的組合仍然是常見的中子源。

裂變中子輻射编辑

核反應堆中的中子通常根據其能量被分類為慢(熱)中子或快中子。熱中子在能量分佈(麥克斯韋 - 玻爾茲曼分佈)上與熱力學平衡中的氣體相似,但容易被原子核俘獲,是元素經歷核轉化的主要方法。 為了實現有效的裂變鏈反應,裂變過程中產生的中子必須被可裂變的原子核俘獲,然後再分裂,釋放更多的中子。在大多數裂變反應堆的設計中,由於較高能量中子的較低截面,因此,核燃料不能充分精煉以吸收足夠的快中子進行鍊式反應,因此必須引入中子調節劑以減慢快中子的速度以允許充分的吸收。普通中子調節劑包括石墨,普通(輕)重水。幾個反應堆(快中子反應堆)和所有核武器都依靠快中子。這需要設計核燃料的某些變化。元素鈹由於其能作為中子反射器或透鏡的能力而特別有用。這使得可以使用較少數量的裂變原料,這是導致中子彈被發明的主要技術發展。

宇宙中子编辑

宇宙中子是從地球大氣或表面的宇宙輻射產生的中子。粒子加速器中產生的中子可能比反應堆中遇到的能量明顯更高。他們大多數的核心在到達地面之前被激發;其中一部份與空氣中的核反應。與氮-14的反應導致碳-14被生成,廣泛用於放射性碳測年 。

用途编辑

冷,和熱中子輻射最常用於散射和衍射實驗,以評估晶體學,凝聚態物理學,生物學,固態化學,材料科學,地質學,礦物學和相關科學中材料的性質和結構。中子輻射也用於部分設施以治療癌性腫瘤,因為其對細胞結構具有高度穿透性和破壞性。中子也可用於在使用膠片時進行稱為中子射線照相術的工業部件的成像,例如通過圖像板進行數字圖像的中子放射檢查,以及用於三維圖像的中子層析成像。中子成像通常用於核工業,空間和航空航天工業以及高可靠性炸藥行業。

電離機理和性質编辑

中子輻射通常被稱為間接電離輻射 。它不以與質子和電子的帶電粒子(激發電子)相同的方式電離原子,因為中子沒有電荷。然而,中子相互作用很大程度上是電離的,例如當中子吸收導致γ射線並且伽馬射線(光子)隨後從原子中去除電子時,或者從中子相互作用引起的核反射被電離並導致繼續電離其他原子。因為中子是不帶電的,它們比α射線或β射線更具穿透性。在某些情況下,它們比伽馬輻射更具穿透性,其在原子序數較高的材料中受阻。在諸如氫的低原子序的材料中,低能γ射線可能比高能中子更具穿透性

健康影響和屏護编辑

在健康物理中,雖然快中子治療英语Fast neutron therapy是治療癌症的利器[2] ,但未經控制的中子輻射可能導致危險,此外,中子輻射在其遇到的大多數物質(包括身體組織)中誘導放射性的能力。這通過原子核捕獲中子而發生,原子核被轉化為另一個核素 ,通常是放射性核素 。這個過程佔據了核子武器爆炸釋放的大部分放射性物質。這也是核裂變和核聚變裝置的一個問題,因為它逐漸使設備具有放射性,使其最終必須被替代和處置為低放射性廢物 。

中子輻射的防護依賴於輻射屏障 。與基於光子或帶電粒子的常規電離輻射相比,中子被輕核重複地反彈和減慢(吸收),因此富含氫的材料在屏蔽上比鐵核更有效。光原子用於通過彈性散射來減慢中子,因此它們可以被核反應吸收。然而, 伽馬輻射通常在這種反應中產生,因此必須提供額外的屏蔽來吸收它。必須注意避免使用經過裂變或中子捕獲的核,導致原子核發生放射性衰變 ,產生γ射線。

另見编辑

参考资料编辑

外部链接编辑