Spallaatio

Spallaatio on ydinreaktio, jossa korkeaenerginen törmäyttäjä iskeytyy kohdeydimeen ja irrottaa siitä useita kappaleita. Yleisiä törmäyttäjiä ovat protonit, pions ja kevyet raskaammat ionit, ja kohteena on tavallisesti raskas ydin. Tuloksena on neutroneja, protoneja ja kevyitä fragmentteja sekä ydin, jonka massaluku pienenee.

Mekanismi: Törmäys käynnistää intranukleaarisen kasautumisen (cascade), jonka jälkeen ydin de-exitoituu haihduttamalla neutroneja, protoneja ja muita kevyitä fragmentteja. Energiatasot ovat tyypillisesti satoja MeV–GeV, ja lopulliset tuotteet riippuvat törmäyksen energiasta ja geometriasta. Spallaatiossa voidaan tuottaa laajoja fragmenttisarjoja ja erilaisia ydinfragmentteja.

Sovellukset: Spallaatio on keskeinen mekanismi spallation-neutronilähteissä, joissa korkeaenerginen protoni iskeytyy raskaaseen targettiin (esim. merkuri tai lyijy) ja tuottaa suuria määriä neutroneja tutkimus- ja materiaalisovelluksia varten. Lisäksi spallaatio mahdollistaa monien radioaktiivisten isotooppien tuotannon tutkimus- ja lääketieteellisiin käyttötarkoituksiin sekä accelerator-driven systems (ADS) ydinpolttoaineen transmutaatiossa. Aiheeseen liittyy myös materiaalien säteilyvaurion simulointi.

Tutkimuksessa spallaatioiden yhteyksiä ja tuotantotarkkuutta arvioidaan kokeellisesti ja teoreettisesti, käyttäen intranukleaarisia kaskade-malleja sekä eksitoatiomalleja, joiden avulla ennustetaan reaktioiden tuloksia.