Flujo de neutrones - Neutron flux

El flujo de neutrones , φ, es una cantidad escalar utilizada en física nuclear y física de reactores nucleares . Es la longitud total recorrida por todos los neutrones libres por unidad de tiempo y volumen. De manera equivalente, se puede definir como el número de neutrones que viajan a través de una pequeña esfera de radio en un intervalo de tiempo, dividido por (la sección transversal de la esfera) y por el intervalo de tiempo. La unidad habitual es cm −2 s −1 (neutrones por centímetro cuadrado por segundo).

La fluencia de neutrones se define como el flujo de neutrones integrado durante un cierto período de tiempo, por lo que su unidad habitual es cm -2 (neutrones por centímetro cuadrado).

Flujo de neutrones natural

El flujo de neutrones en las estrellas asintóticas de ramas gigantes y en las supernovas es responsable de la mayor parte de la nucleosíntesis natural que produce elementos más pesados ​​que el hierro . En las estrellas hay un flujo de neutrones relativamente bajo del orden de 10 5 a 10 11 cm −2  s −1 , lo que da como resultado la nucleosíntesis mediante el proceso s ( proceso lento de captura de neutrones ). Por el contrario, después de una supernova de colapso del núcleo, hay un flujo de neutrones extremadamente alto, del orden de 10 32 cm −2  s −1 , lo que resulta en la nucleosíntesis por el proceso r ( proceso rápido de captura de neutrones ).

El flujo de neutrones atmosféricos, aparentemente de tormentas eléctricas, puede alcanzar niveles de 3 · 10 −2 a 9 · 10 +1 cm −2  s −1 . Sin embargo, los resultados recientes (considerados inválidos por los investigadores originales) obtenidos con detectores de neutrones de centelleo sin blindaje muestran una disminución en el flujo de neutrones durante las tormentas eléctricas. Investigaciones recientes parecen respaldar la generación de rayos de 10 13 a 10 15 neutrones por descarga a través de procesos fotonucleares .

Flujo de neutrones artificial

El flujo de neutrones artificial se refiere al flujo de neutrones creado por el hombre, ya sea como subproductos de la producción de armas o energía nuclear o para una aplicación específica, como un reactor de investigación o por espalación . A menudo se utiliza un flujo de neutrones para iniciar la fisión de núcleos grandes inestables. Los neutrones adicionales pueden hacer que el núcleo se vuelva inestable, provocando su desintegración (división) para formar productos más estables. Este efecto es fundamental en reactores de fisión y armas nucleares .

Dentro de un reactor de fisión nuclear, el flujo de neutrones es la principal cantidad medida para controlar la reacción en el interior. La forma del fundente es el término que se aplica a la densidad o fuerza relativa del fundente a medida que se mueve alrededor del reactor. Normalmente, el flujo de neutrones más fuerte se produce en el medio del núcleo del reactor, disminuyendo hacia los bordes. Cuanto mayor sea el flujo de neutrones, mayor será la posibilidad de que se produzca una reacción nuclear, ya que hay más neutrones que atraviesan un área por unidad de tiempo.

Fluencia de neutrones de la pared del recipiente del reactor

Una vasija de reactor de una planta de energía nuclear típica ( PWR ) perdura en 40 años (32 años de reactor completo) de operación aproximadamente 6,5 × 10 19 cm −2 ( E > 1 MeV ) de fluencia de neutrones. El flujo de neutrones hace que las vasijas de los reactores sufran fragilización de los neutrones .

Ver también

Referencias