2. Источники нейтронов

Для получения свободных нейтронов используют различные ядерные реакции. Широко применяется в портативных нейтронных источниках реакция (см. §4.6). Источники нейтронов такого типа имеют сплошной энергетический спектр в диапазоне ~ 1 – 10МэВиз-за ионизационного торможения первоначально моноэнергетических α-частиц и различных прицельных параметров взаимодействия.

Моноэнергетические нейтроны можно получать с помощью реакции (4.6.20) (Т_n = 2,5МэВ) и (4.6.21)(Т_n = 14.1МэВ). Реакция (4.6.21) широко используется для получения моноэнергетических нейтронов (Т_n = 14,1 МэВ) в специальных сравнительно низковольтных(0,1 - 0,3МВ) ускорителях дейтонов, которые получили названиегенераторов нейтронов.

Для получения моноэнергетических нейтронов с заданной кинетической энергией используются эндоэнергетические реакции. Например:

p + 7Li → 7Be + n, Q = -1,65 МэВ.

(4.9.10)

При энергии протонов возле порога (Т_р= 1,88МэВ) образуются нейтроны с энергией 30кэВ, движущиеся в узком конусе. При увеличении энергии протонов угол раствора конуса растет. Изменяя энергию протонов от порога до 5МэВи угол отбора нейтронов с помощью этой реакции можно получать моноэнергетические нейтроны с энергией от 30кэВдо 3,3МэВ.

Реакция

p + 3H → 3He + n, Q = -0,764 МэВ

(4.9.11)

почти вытеснила реакцию (4.9.10) на литии. Пороговое значение энергии протонов Т_р= 1,019МэВ, при которой образуются нейтроны с энергией 64кэВ. Достоинством этой реакции является отсутствие возбужденных состояний ядра³Не, что позволяет получать моноэнергетические нейтроны с энергией от 64кэВдо 4МэВ.

Для получения нейтронов используют фотоядерные реакции, например (энергии нейтронов указаны вблизи порога):

.

(4.9.12)

При изменении энергии γ-квантов с помощью реакций (4.9.12) можно получать почти монохроматические нейтроны с энергиями ~0,01 ÷ 1МэВ.

Свободные нейтроны можно получать при делении тяжелых ядер. Нейтроны деления образуются либо в актах спонтанного распада ядер, либо в результате реакций деления (вынужденное деление).

В настоящее время получили большое распространение источники нейтронов, использующие спонтанное деление , дающих большой удельный поток нейтронов ~ 2,510⁶нейтронов в секунду на 1мкг.Энергетический спектр нейтронов источника- сплошной, с максимумом при энергии нейтронов около 1МэВ, по внешнему виду мало отличается от спектра деления ядер урана и плутония.

Большие потоки нейтронов возникают при работе ядерных реакторов. Через поверхность активной зоны реактора проходит до 10¹⁷– 10¹⁸ нейтронов в секунду. В центральной части активной зоны реакторов на быстрых нейтронах плотность потока нейтронов может достигать ~ 10¹⁶ (см² с)^-1.

Мощным источником нейтронов является ядерный взрыв. В цепной реакции деления при взрыве образуется 210²³нейтронов на 1кттротилового эквивалента (количества тротила, эквивалентное по энергии взрыва). При термоядерном взрыве образуется примерно в 10раз больше нейтронов в расчете на1кттротилового эквивалента. Ядерный взрыв, образующий 10²⁴нейтронов, на расстоянии 100мсоздает интегральный по времени поток нейтронов (флюэнс) ~ 10¹⁰см^-2.

Для получения нейтронов используются электронные ускорители (см. §4.8) в качестве генераторов тормозного излучения с последующим образованием нейтронов в (,n) реакциях(§4.8).

При облучении тяжелыми заряженными частицами нейтроны можно получать из любой мишени при достаточной (> 10MэB) энергии частиц р,,d.