Кіріспе
Ядролық бөлінуден кейін нейтрондардың кешіктірілген шығарылуы
In nuclear engineering, a delayed neutron is a neutron emitted after a nuclear fission event, by one of the fission products (or actually, a fission product daughter after beta decay), any time from a few milliseconds to a few minutes after the fission event. Neutrons born within 10−14 seconds of the fission are termed "prompt neutrons". In a nuclear reactor large nuclides fission into two neutron rich fission products (i. e. unstable nuclides) and free neutrons (prompt neutrons). Many of these fission products then undergo radioactive decay (usually beta decay) and the resulting nuclides are unstable with respect to beta decay. A small fraction of them are excited enough to be able to beta decay by emitting a delayed neutron in addition to the beta. The moment of beta decay of the precursor nuclides which are the precursors of the delayed neutrons happens orders of magnitude later compared to the emission of the prompt neutrons. Hence the neutron that originates from the precursor's decay is termed a delayed neutron. The "delay" in the neutron emission is due to the delay in beta decay (which is slower since controlled by the weak force), since neutron emission, like gamma emission, is controlled by the strong nuclear force and thus either happens at fission, or nearly simultaneously with the beta decay, immediately after it. The various half lives of these decays that finally result in neutron emission, are thus the beta decay half lives of the precursor radionuclides. Delayed neutrons play an important role in nuclear reactor control and safety analysis.
Ядролық инженерияда кешіктірілген нейтрон – ядролық бөліну оқиғасынан кейін бөліну өнімдерінің бірінен (немесе, нақтырақ айтқанда, бета-ыдыраудан кейін бөліну өнімінің дочерінен) бөліну оқиғасынан кейін бірнеше миллисекундтан бірнеше минутқа дейін кез келген уақытта шығарылатын нейтрон. Бөлінуден 10−14 секунд ішінде пайда болатын нейтрондар "тез нейтрондар" деп аталады. Ядролық реакторда үлкен нуклидтер екі нейтронға бай бөліну өнімдеріне (яғни, тұрақсыз нуклидтерге) және еркін нейтрондарға (тез нейтрондарға) бөлінеді. Осы бөліну өнімдерінің көпшілігі радиоактивті ыдырауға ұшырайды (әдетте бета-ыдырау), ал нәтижедегі нуклидтер бета-ыдырауға қатысты тұрақсыз болады. Олардың шағын бөлігі бета-ыдыраумен бірге кешіктірілген нейтронды шығаруға жеткілікті энергияға ие болады. Кешіктірілген нейтрондардың алдын-ала нуклидтері – осы кешіктірілген нейтрондардың алдын-ала нуклидтерінің бета-ыдырау сәті тез нейтрондардың шығарылуымен салыстырғанда бірнеше есе кешігіп болады. Сондықтан, алдын-ала нуклидтің ыдырауынан пайда болатын нейтрон – кешіктірілген нейтрон деп аталады. Нейтронды шығарудың "кешігуі" бета-ыдыраудың кешігуіне байланысты (әлсіз күшпен басқарылатындықтан бұл процесс баяулайды), себебі нейтронды шығару, гамма-шығарылым сияқты, күшті ядролық күшпен басқарылады және олай болса, бөліну кезінде немесе бета-ыдыраумен бірдей немесе одан кейін бірден болады. Осы ыдыраулардың әртүрлі жартылай өмір шақтары, нәтижесінде нейтрон шығарылуына әкеледі, сондықтан олар алдын-ала радионуклидтердің бета-ыдырау жартылай өмір шақтары болып табылады. Кешіктірілген нейтрондар ядролық реакторды басқару және қауіпсіздік талдауында маңызды рөл атқарады.
In nuclear engineering, a delayed neutron is a neutron emitted after a nuclear fission event, by one of the fission products (or actually, a fission product daughter after beta decay), any time from a few milliseconds to a few minutes after the fission event. Neutrons born within 10−14 seconds of the fission are termed "prompt neutrons". In a nuclear reactor large nuclides fission into two neutron rich fission products (i. e. unstable nuclides) and free neutrons (prompt neutrons). Many of these fission products then undergo radioactive decay (usually beta decay) and the resulting nuclides are unstable with respect to beta decay. A small fraction of them are excited enough to be able to beta decay by emitting a delayed neutron in addition to the beta. The moment of beta decay of the precursor nuclides which are the precursors of the delayed neutrons happens orders of magnitude later compared to the emission of the prompt neutrons. Hence the neutron that originates from the precursor's decay is termed a delayed neutron. The "delay" in the neutron emission is due to the delay in beta decay (which is slower since controlled by the weak force), since neutron emission, like gamma emission, is controlled by the strong nuclear force and thus either happens at fission, or nearly simultaneously with the beta decay, immediately after it. The various half lives of these decays that finally result in neutron emission, are thus the beta decay half lives of the precursor radionuclides. Delayed neutrons play an important role in nuclear reactor control and safety analysis.
Ядролық реакторлардың маңызы
Егер ядролық реактор тікелей сындылыққа ұшыраса, тіпті өте аз болса да, нейтрондар саны экспоненциалды түрде жоғары жылдамдықпен өседі және реактор сыртқы механизмдермен бақылаудан шығады. Қуаттың өсуін бақылау ядроның жылулық кеңеюі сияқты, немесе нейтрондардың резонанстық сіңіруінің артуы сияқты, оның ішкі физикалық тұрақтылық факторларына жүктеледі, олар температура көтерілгенде реактордың реактивтілігін төмендетуге бейім. Бірақ реактор жоғары температурадан зақымдануы немесе жойылу қаупі бар. Дегенмен, кешіктірілген нейтрондардың арқасында реакторды тек жылдам нейтрондарға қатысты субкритикалық күйде ұстауға болады: кешіктірілген нейтрондар бір сәттен кейін келіп, тізбектік реакцияның тоқтау алдында тұрғанда оны сақтап қалады. Бұл жағдайда жалпы нейтрон өндірісі де экспоненциалды түрде өседі, бірақ уақыттың баяулығы кешіктірілген нейтрондардың өндірісімен анықталады, ол бақылауға жететіндей баяу (әйтпесе тұрақсыз велосипедті адамның жылдам реакциясы арқасында теңдестіруге болады, өйткені адамның рефлекстері оның тұрақсыздығының уақыт шкаласында жеткілікті жылдам). Осылайша, жұмыс істемеу және суперкритикалық шекараларды кеңейту арқылы, сондай-ақ реакторды реттеуге көбірек уақыт беру арқылы, кешіктірілген нейтрондар реактордың қауіпсіздігі үшін маңызды, тіпті белсенді басқаруды қажет ететін реакторларда да. Кешіктірілген нейтрондардың үлесінің төмендеуі ядролық реакторларда плутонийдің үлкен пайыздық үлесін пайдалануды қиындатады.