Strona głównaPytania → Jakie znamy źródła neutronów?

Jakie znamy źródła neutronów?

Pytanie

Pyta Constantin

Jakie inne źródła neutronów istnieją oprócz źródła polonowo-berylowego, które jak się domyślam jest radioaktywne? Chodzi mi o metodę pozyskiwania wolnych neutronów w całkowicie bezpieczny dla człowieka sposób.

Odpowiedź

Odpowiada Krzysztof Miernik

Źródła polonowo-berylowe wykorzystują reakcję (α, n) i historycznie są pierwszymi sztucznymi źródłami neutronów. Na podobnej zasadzie działają źródła amerykowo-litowe, czy amerykowo-berylowe. Oczywiście nie jest to jedyna metoda produkcji neutronów.

Popularnym źródłem neutronów są izotopy ulegające spontanicznemu rozszczepieniu. W praktyce najczęściej wykorzystuje się kaliforn-252, którego 1 mikrogram emituje około 3 milionów neutronów na sekundę. Kolejną metodą jest użycie źródła promieniowania gamma o wysokiej energii, które padając na specjalnie dobrany materiał (zwykle beryl lub deuter) spowoduje reakcję fotojądrową, w wyniku której będzie wyemitowany neutron. Jeszcze inną metodą jest użycie przyspieszonych lekkich jonów (wodór, hel) i reakcji jądrowych z materiałami o małej liczbie atomowej. Powyżej opisane niewielkie źródła neutronów są szeroko wykorzystywane np. w badaniach materiałów lub poszukiwaniach geologicznych.

Na większą skalę do produkcji neutronów stosuje się nieco inne metody. Przede wszystkim duże strumienie neutronów są obecne w rdzeniach reaktorów jądrowych. Specjalne reaktory badawcze są budowane pod kątem uzyskiwania neutronów, a nie produkcji energii elektrycznej. Największe osiągane strumienie neutronów to około 1015 neutronów na sekundę na centymetr kwadratowy. Drugą metodą jest wykorzystanie reakcji spalacji (kruszenia), w której ciężkie jądra (np. wolfram lub rtęć) bombardowane są protonami o bardzo wysokiej energii i wyniku zderzeń emitują neutrony.

Nie ma bezpiecznej metody pozyskiwania neutronów, przede wszystkim dlatego, że neutrony same w sobie są cząstkami powodującymi jonizację. Jako cząstki bez ładunku elektrycznego charakteryzują się wysoką przenikliwością. To i ich inne cechy (np. skłonność do elastycznego rozpraszania) powoduje, że promieniowanie neutronowe jest biologicznie znacznie bardziej niebezpieczne od np. promieniowania gamma, przy tej samej energii zostawianej w ciele żywych istot.