neutronenergie

Neutronenergie bezeichnet die kinetische Energie freier Neutronen. Sie reicht von thermischen Neutronen mit etwa 0,025 Elektronenvolt (eV) bis zu schnellen Neutronen im Megalelectronvolt (MeV)-Bereich. Die Energie beeinflusst Transport, Wechselwirkungen mit Materie und die Wahrscheinlichkeiten von Kernreaktionen.

Quellen und Spektrum: Neutronen entstehen beispielsweise in Kernreaktoren oder durch spontane Spaltung. Sie werden gewöhnlich als schnelle Neutronen mit Energien von einigen MeV emittiert. Durch Moderation in Materialien wie Wasser, schwerem Wasser oder Graphit verlieren sie Energie und bilden Spektren, die thermisch, epithermal oder auch weiter fastenerweise verteilt sind. Das reale Spektrum ist kontinuierlich; viele Querschnitte zeigen im thermischen Bereich ein 1/v-Verhalten und weisen resonante Strukturen bei bestimmten Energien auf.

Messung und Größen: Die Energie eines Neutrons ergibt sich aus E = p^2/(2m_n) bzw. v = sqrt(2E/m_n). In Experimenten wird oft die Zeit-Of-Flight-Methode verwendet, um aus der Geschwindigkeit die Energie abzuleiten. Neutronenenergien werden in eV, meV, keV oder MeV angegeben und die zugehörigen Querschnitte sind stark energiespezifisch.

Anwendungen: In der Kerntechnik dienen Neutronen dem Transport von Kernreaktionen und der Steuerung von Kettenreaktionen. In der Materialwissenschaft ermöglichen Neutronenstreuung und Neutronenspektroskopie Diagnosen der Kristallstruktur, magnetischer Eigenschaften und dynamischer Prozesse in Materialien. Weitere Anwendungen finden sich in der Sicherheits- und Industrieplanung sowie in der Diagnostik.

Sicherheit und Abschirmung: Neutronen dringen gut durch Materie und erfordern schützende Maßnahmen mit wasserstoffreichen Materialien, geeigneten Abstand und Zeitabschirmung. Strahlenschutz und regelmäßige Messungen sind in Einrichtungen mit Neutronenquellen unerlässlich.