Strona głównaPytania → Procesy jądrowe i ameryk

Procesy jądrowe i ameryk

Pytanie

Pyta Marcin

Kiedy neutron trafia na jądro U-235 lub któregoś z izotopów plutonu nie zawsze dochodzi do rozpadu. Czasem dojdzie do przechwycenia neutronu i powstaniu nowego izotopu. Czy proporcja pomiędzy rozpadem a przyłączeniem się neutronu do jądra jest stała czy kieruję tym jakaś zależność? Czy ameryk który znajduje się w czujkach przeciwpożarowych nadawałby się jako paliwo w reaktorach jądrowych?

Odpowiedź

Odpowiada Krzysztof Miernik

Kiedy neutron trafia na jądro U-235 mogą zajść różne procesy. Gdy energia neutronu jest bardzo mała, najczęściej dochodzi do rozszczepienia uranu. Może też zajść opisana reakcja wychwytu neutronu połączona z emisją fotonu gamma. Inna możliwość, dużo mniej prawdopodobna, to np. reakcja wymiany, czyli taka, w której neutron zostaje przechwycony przez jądro, a w zamian opuszcza je proton. Każdą z możliwych reakcji charakteryzuje tzw. przekrój czynny, który jest miarą prawdopodobieństwa zajścia tej reakcji. Wielkość ta silnie zależy od energii padających neutronów. Na przykład dla tzw. neutronów termicznych, czyli o energii ok. 25 meV (do takiej energii neutrony są spowalniane w typowych reaktorach służących do produkcji energii), reakcja rozszczepienia U-235 jest około 6 razy bardziej prawdopodobna niż reakcja wychwytu neutronu. Natomiast dla neutronów o energii 2 eV, reakcja wychwytu będzie prawie dwa razy bardziej prawdopodobna niż rozszczepienie. Proporcje pomiędzy różnymi możliwymi reakcjami są więc ustalone, ale zależą od energii padających neutronów.

Jądro Am-241, w przeciwieństwie do U-235 lub Pu-239, ma znacznie większy przekrój czynny na wychwyt neutronu, niż na rozszczepienie (dla energii termicznej ponad 200 razy!) i dlatego nie nadaje się na paliwo do typowych reaktorów. Prawdopodobieństwo rozszczepienia jest dużo większe dla neutronów prędkich (o energiach około 1 MeV) i można to wykorzystać do wypalania promieniotwórczych odpadów, takich jak zużyte pręty paliwowe, zawierających Am-241. Robi się to w reaktorach zaprojektowanych do tego celu.