§ 35. ЗАМЕДЛЕНИЕ НЕЙТРОНОВ

Простейшим типом ядерной реакции, происходящей под действием нейтронов, является упругое рассеяние, которое можно рассматривать как упругое соударение двух шаров: ядра и нейтрона. Выше были записаны законы сохранения для случая лобового столкновения (104). Энергия, теряемая нейтроном, переходит в кинетическую энергию ядра отдачи.

Доля энергии, передаваемая нейтроном ядру при лобовом столкновении после усреднения по углам вылета

где и соответственно массы нейтрона и ядра. Очевидно, что уменьшается с увеличением массы ядра. При замедления вообще не будет (упругий удар шара о стенку).

Из формулы (106) следует, что тумаке при т. е. максимальная доля энергии теряется нейтроном при упругом рассеянии на протоне. Поэтому в качестве замедлителя везде, где это нужно, обычно используют водородсодержащие вещества. Однако ядра не только рассеивают, но и захватывают нейтроны в процессе замедления и это приходится учитывать при выборе вещества замедлителя.

Расчеты показывают, что средняя энергия нейтронов после одного столкновения с протоном равняется половине первоначальной энергии

После соударений энергия нейтронов

Замедление продолжается до энергий, соответствующих тепловому равновесию нейтронов со средой, т. е. до тех пор, пока их энергия в среднем не будет такой же, как у атомов среды.

Тепловые нейтроны имеют спектр, близкий к максвелловскому. Средняя энергия теплового движения нейтронов наиболее вероятная энергия где постоянная Больцмана. При комнатной температуре 300° К и тепловая энергия нейтрона

В таблице 3 приведено среднее число столкновений, необходимое для того, чтобы уменьшить энергию нейтрона от до в разных средах.

Таблица 3 (см. скан)

Как видно из таблицы, у водорода велико сечение поглощения тепловых нейтронов и его невыгодно использовать в чистом виде в качестве замедлителя.

Чтобы процесс замедления происходил быстрее, желательно использовать твердый или жидкий замедлитель, так как в нем ядра «упакованы» теснее и чаще происходят столкновения. Теоретически идеальным замедлителем может быть жидкий гелий, он практически не поглощает нейтроны, но он существует лишь при температуре 4,2° К, поэтому его трудно использовать.

Из других веществ, приведенных в таблице, часто используется дейтон, находящийся в тяжелой воде, бериллий и углерод.