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    中子的溫度

    2016/10/20 14:26:16

    熱中子
    熱中子是符合麥克斯韋-玻耳茲曼分布并且其最可幾動能約為kT = 0.0253 電子伏特 (4.0×10−21 焦耳)的自由中子,對應(yīng)這一動能的速率約為2.2千米/秒。這個速度也是對應(yīng)于290K(攝氏17度)時麥克斯韋-玻爾茲曼分布下的最可幾速率。常溫下中子與介質(zhì)的原子核發(fā)生若干次碰撞后,如果沒有被俘獲就會達(dá)到這個速率。熱中子通常有比快中子大得多的有效中子俘獲截面,也因此會更容易被原子核吸收,形成更重的、通常也不穩(wěn)定的同位素。這個現(xiàn)像也被稱為中子活化。一些裂變反應(yīng)堆借助于減速劑實現(xiàn)對快中子的減速,也稱為“熱中子化”。在快中子增殖堆中,快中子被直接利用,沒有減速的步驟。
    冷中子
    把熱中子冷卻到極低溫度即得到冷中子,比如液氫或液氘。這樣的冷中子源一般放置在研究反應(yīng)堆或散裂中子源的減速劑里。冷中子源對于中子散射試驗非常重要。冷中子的能量約5x10−5電子伏特至 0.025電子伏特之間。
    核聚變反應(yīng)速率同溫度一起急劇上升,達(dá)到峰值,然后漸漸回落。同其它有希望用于發(fā)電的核聚變反應(yīng)相比,氘−氚(DT)反應(yīng)速率在較低溫度(70 千電子伏特, 約8億K)達(dá)到峰值,而且高于另外的反應(yīng)。
    超冷中子
    冷中子通過與溫度只有幾K的物質(zhì)(比如固體氘或者超流體液氦)發(fā)生非彈性散射后可以得到超冷中子。其能量小于3x10−7電子伏特。
    快中子
    快中子是在核裂變反應(yīng)中產(chǎn)生的自由中子,其動能可以達(dá)到1 兆電子伏特 (1.6×10−13 焦耳,對應(yīng)的速度約為14000千米/秒,相當(dāng)于光速的5%。它們被稱作快中子,以區(qū)別于熱中子和宇宙射線或者加速器中產(chǎn)生的高能中
    快中子
    快中子
    子。核反應(yīng)中產(chǎn)生的中子符合麥克斯韋-玻耳茲曼分布,其能量在0到~14兆電子伏特之間。鈾−235產(chǎn)生的中子平均能量為2兆電子伏特,且超過一半的中子不是快中子。因此僅僅靠鈾−235裂變產(chǎn)生的中子無法引發(fā)增殖性材料(比如鈾−238和釷−232)的裂變。
    輕水堆中的嬗變流程。
    快中子可以通過減速變成熱中子。在核反應(yīng)堆中,通常使用輕水、重水、或石墨來使中子減速。

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