Flux de neutrons

El flux de neutrons és una magnitud escalar utilitzada en física nuclear i física de reactors nuclears. És la distància total recorreguda per tots els neutrons lliures per unitat de temps i volum. De manera equivalent, es pot definir com el nombre de neutrons que viatgen a través d'una petita esfera de radi ${\displaystyle R}$ en un interval de temps, dividit per una secció transversal màxima de l'esfera (la gran àrea del disc, ${\displaystyle \pi R^{2}}$) i per la durada de l'interval de temps. La dimensió del flux de neutrons és ${\displaystyle {\mathsf {L}}^{-2}{\mathsf {T}}^{-1}}$ i la unitat habitual és cm ⁻² s ⁻¹ (centímetre quadrat recíproc per segon recíproc).

La fluència de neutrons es defineix com el flux de neutrons integrat durant un període de temps determinat. Així que la seva dimensió és ${\displaystyle {\mathsf {L}}^{-2}}$ i la seva unitat habitual és cm⁻² (centímetre quadrat recíproc). Un terme més antic utilitzat en lloc de cm⁻² va ser "nvt" (neutrons, velocitat, temps).^[1]

Flux natural de neutrons[modifica]

El flux de neutrons a les estrelles de branques gegants asimptòtiques i a les supernoves és responsable de la major part de la nucleosíntesi natural produint elements més pesats que el ferro. A les estrelles hi ha un flux de neutrons relativament baix de l'ordre de 10 ⁵ a 10 ¹¹ cm ⁻² s ⁻¹, donant lloc a la nucleosíntesi pel procés s (procés lent de captura de neutrons). Per contra, després d'una supernova de col·lapse del nucli, hi ha un flux de neutrons extremadament alt, de l'ordre de 10 ³² cm ⁻² s ⁻¹, ^[2] donant lloc a la nucleosíntesi pel procés r (procés ràpid de captura de neutrons).

El flux de neutrons atmosfèrics de la Terra, aparentment de les tempestes, pot arribar a nivells de 3·10 ⁻² a 9.10 ⁺¹ cm ⁻² s ⁻¹.^[3][4] Tanmateix, resultats recents ^[5] (considerats invàlids pels investigadors originals ^[6] ) obtinguts amb detectors de neutrons de centelleig no blindats mostren una disminució del flux de neutrons durant les tempestes. La investigació recent sembla donar suport a la generació de llamps de 10 ¹³ a 10 ¹⁵ neutrons per descàrrega mitjançant processos fotonuclears.^[7]

Fluència de neutrons de la paret del recipient del reactor[modifica]

Un reactor d'una central nuclear típica (PWR) aguanta en 40 anys (32 anys de reactor complet) de funcionament aproximadament 6,5 × 10 ¹⁹ cm⁻² (E > 1 MeV) de fluència de neutrons.^[8] El flux de neutrons fa que els recipients dels reactors pateixin fragilització per neutrons.

Referències[modifica]