Cos'è la sezione d'urto dei neutroni

Introduzione

Le sezioni d'urto dei neutroni sono parametri fondamentali della fisica nucleare e rappresentano la probabilità di varie interazioni tra neutroni e nuclei atomici. La comprensione di queste sezioni d'urto è fondamentale per applicazioni che vanno dalla progettazione di reattori nucleari ai trattamenti medici e alla ricerca astrofisica.

Lesezioni d'urto dei neutroni variano a seconda dell'energia del neutrone e del tipo di interazione che subisce con un nucleo. Queste interazioni possono includere la diffusione, l'assorbimento e la fissione, ognuna delle quali svolge un ruolo fondamentale in diverse applicazioni.

Tipi di interazioni dei neutroni

• Diffusione elastica: I neutroni collidono con i nuclei senza alcuna perdita di energia, cambiando direzione.
• Scattering anelastico: I neutroni trasferiscono una certa energia al nucleo, provocandone l'eccitazione.
• Assorbimento:i neutroni vengono assorbiti dal nucleo, portando potenzialmente al decadimento radioattivo o alla fissione.

Applicazioni delle sezioni d'urto dei neutroni

Le sezioni d'urto dei neutroni sono fondamentali in diverse applicazioni:

• Progettazione di reattori nucleari: Dati accurati sulle sezioni d'urto garantiscono un funzionamento efficiente e sicuro dei reattori.
• Trattamenti medici: La terapia neutronica si basa su precise interazioni neutroniche per colpire le cellule cancerose.
• Astrofisica:comprensione della nucleosintesi stellare e della composizione delle stelle di neutroni.
• Scienza dei materiali: Indagine sulle proprietà dei materiali attraverso tecniche di diffusione neutronica.

Tabella delle sezioni d'urto neutroniche degli elementi

La sezione d'urto neutronica di un elemento descrive la probabilità che un neutrone interagisca con i nuclei di quell'elemento. Il valore è solitamente indicato in unità di barn (b), dove 1 barn = 10-2410^{-24} cm². La sezione d'urto è una proprietà importante in campi come la fisica nucleare, i reattori nucleari e la schermatura dalle radiazioni.

Ecco una tabella che mostra i valori della sezione d'urto neutronica per diversi elementi comuni, concentrandosi sulle sezioni d'urto totali, termiche edi fissione, ove disponibili.

• L'idrogenoha una sezione d'urto neutronica termica molto elevata, motivo per cui è ampiamente utilizzato nelle applicazioni di moderazione neutronica (come l'acqua nei reattori).
• L'uranio-235e il plutonio-239sono materiali altamente fissili e sono quindi essenziali per i reattori e le armi nucleari.
• Il boroha una sezione d'urto di cattura neutronica molto ampia, che lo rende utile nella schermatura neutronica e nelle barre di controllo dei reattori nucleari.
• Ilpiomboe il ferrohanno una bassa sezione d'urto di interazione con i neutroni, che li rende efficaci come materiali di schermatura dalle radiazioni.

- Perulteriori informazioni, consultare Stanford Advanced Materials (SAM).

Domande frequenti

Che cos'è una sezione d'urto di neutroni?
La sezione d'urto neutronica quantifica la probabilità che un neutrone interagisca con un nucleo specifico, misurata in unità chiamate granai.

Perché le sezioni d'urto dei neutroni sono importanti nei reattori nucleari?
Determinano il comportamento dei neutroni all'interno del reattore, influenzando la sostenibilità della reazione a catena e l'efficienza del reattore.

Come variano le sezioni d'urto dei neutroni in funzione dell'energia?
Interazioni diverse dominano a energie diverse dei neutroni, il che porta a variazioni nei valori delle sezioni d'urto tra gli intervalli di energia.

Dove posso trovare dati dettagliati sulla sezione d'urto dei neutroni?
Dati completi sono disponibili in banche dati nucleari come il National Nuclear Data Center (NNDC) e in pubblicazioni scientifiche specializzate.

Le sezioni d'urto dei neutroni possono essere utilizzate in applicazioni mediche?
Sì, sono essenziali nella terapia neutronica, che colpisce le cellule tumorali riducendo al minimo i danni ai tessuti sani.