القائمة الرئيسية

الصفحات

                (الجزء الرابع )                  
للدخول علي الجزء الاول من المقاله .... الجزء الاول
للدخول علي الجزء الثاني اضغط هنا .... الجزء الثاني 

للدخول علي الجزء الثالث اضغط هنا .... الجزء الثالث
هذه المقاله نقلا من هيئه الطاقه الذريه... لدخول علي موقعهم اضغط هنا  
وايضا نقلا من هيئه الطاقه النوويه... لدخول علي موقعهم اضغط هنا  
ومن ايضا موقع ويكيبيديا... لدخول الي المقاله اضغط هنا  

- تفاعلات النيوترونات مع المادة

النيوترونات هي إحدى الجسيمات الموجودة في نويات الذرات ويمكن أن تنطلق من الإنشطار أو من التفاعلات النووية. ويمكن تصنف النيوترونات من حيث طافتها كنيوترونات سريعة بطاقات أعلى من ١ و. ميجا إلكترون فولت،

ويتم إبطاء النيوترونات السريعة وتخفيض طاقتها (أو تهدئتها) بتصادمات مع نویات ذرات المادة المتفاعلة معها، وعندئذ تصبح النيوترونات ذات طاقة متوسطة (بطاقة أعلى من ۲۰. و. إلكترون فولت إلى ١ و. ميجا إلكترون فولت) أونيوترونات حرارية (طاقة ۲۰. و. إلكترون فولت).

وتتفاعل النيوترونات مع المادة بثلاثة طرق كما يلي:

1.   تشتت أو تصادم مرن (Elastic scattering).
2.   تشتت أو تصادم غير مرن ( Inelastic scattering)
3.   أسر أو إمتصاص النيوترون (Neutron capture)
4.   الإنشطار (Fission).

ويعمل التشتت أو التصادم المرن وغير المرن كعمليات الإبطاء النيوترونات السريعة والمتوسطة ، وعندما تصل النيوترونات للطاقة الحرارية يتم أسرهم بعملية أسر النيوترون.

1 - 6 التشتت او التصادم المرن
التشتت أو التصادم المرن هو إسم يطلق على العملية التي يحدث فيها للنيوترونات السريعة أو المتوسطة تصادمات مرنة مع المادة وينحرف النيوترون أو يتشتت

(التشتت المرن هي العملية التي تبقى فيه طاقة الحركة الكلية للجسيمات قبل التصادم هي نفس الطاقة بعد التصادم). وفي التشتت المرن يصطدم نيوترون سريع أو متوسط بنواة ذرة المادة ويفقد جزءا من طاقة حركته الأصلية، وهذا الجزء المفقود من الطاقة ينتقل إلى نواة الهدف كطاقة حركة، وتتحرك نواة الهدف، وعندئذ ينحرف النيوترون أو يتشتت ويعتمد كل من اتجاه ارتداد نواة الهدف ومقدار تشتت النيوترون على كمية الطاقة المنتقلة

إذا تصادم نیوترون بهدف أكبر منه بكثير فإنه يرتد عن الهدف ويفقد قدرا صغيرا جدا من الطاقة، وبالمثل إذا تصادم النيوترون بهدف أصغر منه بكثير فإن الهدف يزاح من طريقه،

 وتكون الطاقة التي يفقدها النيوترون صغيرة جدا، والطريقة الأكثر فاعلية التي تنتقل فيها طاقة النيوترونإلي نواة المادة هي أن يصدم النيوترون جسما من نفس كتلته، مثل نيوترون أو بروتون آخر. ويعني هذا من الناحية العملية أن المواد الغنية بالهيدروجين (مثل الماء أو الخرسانة أو البرافين) هي بصفة خاصة مفيدة للوقاية من النيوترونات لأن ذرات الهيدروجين ذات البروتون الوحيد

سوف تجعل طاقة النيوترونات القادمة تتلاشى بسرعة ومن المهم أن نتذكر أن النويات المرتدة الناتجة من التشتت المرن للنيوترونات هي جسيمات ثقيلة مشحونة، وهذه تفقد طاقتها بالتأيين والإثارة بمعدل عال بنفس طريقة جسيمات ألفا، ولذلك تصنف على أنها أشعة مؤينة قوية.

ولهذا السبب، ولأن التشتت المرن هي التفاعل الأكثر احتمالا مع النيوترونات السريعة في الأنسجة البيولوجية، تعتبر النيوترونات بصفة خاصة ذات أثر ضار جدا للجسم البشري.

۲ - 6 التشتت أو التصادم غير المرن

هناك تفاعل أكثر تعقيدا للنيوترون يحدث عندما تصطدم نيوترونات سريعة أو متوسطة السرعة مع هدف أكبر منها بكثير ولا ترتد عنها (كما في حالة التشتت المرن)، ولكنها يحدث لها امتصاص داخل النواة الهدف ، وبعد وقت قصير يعاود النيوترون انبعاثه ولكن بطاقة أقل تاركا النواة الهدف في حالة مثارة.

وسرعان ما يحدث إزالة لهذة الإثارة بأن تطلق النواة الهدف أشعة جاما، ولما كانت طاقة الحركة الكلية لن تحتفظ بقيمتها في هذا التصادم (نظرا لأن جزء من هذه الطاقة سيستهلك في إنتاج أشعة جاما) فيعرف هذا النوع من التصادم بالتصادم غير المرن، ويرمز للعملية ككل بالتشتت غير المرن


ويعتمد احتمال حدوث التشتت غير المرن على طاقة النيوترون، ويزداد الاحتمال كلما زادت طاقة النيوترون، وعندما يصبح هذا النوع من التفاعل ممكنا يجب أخذ انبعاث أشعة جاما في الحسبان عند تصميم دروع الوقاية من النيوترونات.


3 - 6 أسر أو امتصاص النيوترون

عندما يتم إبطاء النيوترونات السريعة ومتوسطة الطاقة بالتصادمات المرنة وغير المرنة، فإن هذه النيوترونات تصبح نيوترونات حرارية بطاقة قدرها ۰۲۵ , 0 إلكترون فولت. ومعظم النيوترونات الحرارية يتم أسرها أو امتصاصها وتصبح جزءا من النواة الماصة. وهذه النواة يجب أن تتخلص من الطاقة الزائدة، وعادة ما يكون بإطلاق أشعة جاما


قد تختفي النيوترونات أيضا نتيجة تفاعلات الإمتصاص التي تنبعث منها جسيمات مشحونة , مثال ذلك هو تفاعل النيوترون مع الأكسجين 16، الذي ينبعث منه بروتون وينتج نيتروجين۔۱۹ (16N) وهو مشع (عمر نصف ۳ و ۷ ثانية ) ويبعث أشعة جاما بطاقة عالية (MeV 6

وبالتالي يمثل خطر الإشعاع الموجود في مياه تبريد قلب المفاعل حيث يتم تفاعل النيوترون مع الأكسجين-16 الموجود في المياه كما هو مبين في شكل ۱-۱۰. ويجب أن يؤخذ هذا في الحسبان عند تصميم الدروع وأنظمة الوقاية من الإشعاع .


مثال لتفاعل اخر هو تفاعل النيوترون مع البورون-۱۰ وخروج جسيم ألفا ، ولهذا التفاعل أهمية كبيرة في الكشف عن النيوترونات والكادميوم والبورون والليثيوم هي بصفة خاصة مواد ماصة بدرجة جيدة للنيوترونات الحرارية،

ولكن امتصاص النيوترون في الكادميوم والبورون ينتج إشعاع جاما الذي يجب أخذه في الحسابات عند تصميم وتخطيط الدروع الواقية من النيوترونات، والواقع أن توليفة من البولي ايثيلين أو البورون أو اللثيوم تكون درعا جيدا ضد النيوترونات،

 فذرات الهيدروجين في البولی إيثيلين تهدیء النيوترونات وتجعلها نيوترونات حرارية تصبح عندئذ مهيأة ليتم أسرها في نوبات البورون أو الليثيوم، وسرعان ما يتم توهین جسيمات ألفا الناتجة عن هذا الامتصاص (تنقص في العدد)،

والأضرار الباقية هي أشعة جاما بطاقة 48 و. ميجا إلكترون فولت من التفاعل مع البورون، ويمكن تواجد أشعة جاما بطاقة ۲۹ و ۲ ميجا إلكترون فولت التي تنتج إذا امتصت نوبات الهيدروجين هذه النيوترونات، وامتصاص النيوترونات الحرارية في الهيدروجين ليس شائعا.


6-4 الانشطار

أسر النيوترون في نويات ثقيلة معينة مثل اليورانيوم أو البلوتونيوم يمكن أن يؤدي إلى انشطارها. وفي هذا التفاعل ، تنقسم النواة المركبة إلى نواتين جديدتين ، كما ينطلق ۲ أو ۳ نیوترونات . ومثال ذلك هو تفاعل نيوترون مع اليورانيوم-۲۳۵ (۱۳°U).  يبين إنشطار نواة اليورانيوم- ۲۳۰ إلى نواتين وانطلاق نيوترونات


5 -6 ملخص تفاعلات النيوترون مع المادة

يلخص الجدول  تفاعلات النيوترون مع المادة ومدى اعتماد هذه التفاعلات على طاقة النيوترون والعدد الذرى للمادة التي يتفاعل معها.


تعليقات