Neutronutsläpp

Neutronutsläpp är processen där en atomkärna avger neutroner vid radioaktivt sönderfall eller som en del av en kärnreaktion. Vanligtvis är neutroförekomsten relaterad till neutronrika kärnor eller till höggenererande kärnfenomen såsom fission. Neutronutsläpp kan påverka material och miljöer i närheten av kärnstrålkällor och är central i många kärn-, medicin- och materialvetenskapliga tillämpningar.

Orsakerna till neutronutsläpp inkluderar flera mekanismer. Spontan fission hos tunga atomkärnor som californium-252 kan ge upphov till frisläppning av flera neutroner per fission. Beta-delayed neutron emission uppträder när en beta-aktiva kärna bildar en neutronrikt exalterad tillstånd som senare avger en neutron. Neutroner kan också bildas i (alpha,n)-reaktioner, vid neutroninducerad fission eller genom fotoneutronproduktion i högenergifält. I kosmiska miljöer uppträder neutronutsläpp genom spallation av sekundära partiklar i atmosfären eller marken.

Källor och mätning är viktiga för säkerhet och forskning. Naturliga långa neutronkällor är ovanliga, men industriella och forskningsbaserade källor används ofta i form av isotoper som producerar neutroner, i kärnreaktorer eller i acceleratordrivna källor. Detektion och räknande av neutroner kräver specialisolerade detektorer som Helium-3, BF3, scintillatorer och proportionala räknare. Neutronmått används för att bestämma neutronflöde, multiplicitet och spektral sammansättning.

Säkerhet och skydd vid neutronutsläpp kräver tunga hydrogenrika moderande material och lämplig tids- och avståndsplanering på grund av neutronernas penetrerande energi och biologiska effekt. Användningar inkluderar neutronreläer i materialstudier, neutronstrålebaserad diagnostik och boron-neutroninfångningsterapi.