neutronenstroom

Een neutronenstroom is de stroom van neutronen door ruimte of door een materiaal. In kernfysica wordt doorgaans gesproken over twee verwante grootheden: de flux en de neutronenstroomdichtheid. De flux φ is het aantal neutronen per oppervlakte-eenheid per seconde dat een gebied passeert (bijvoorbeeld n/cm²/s). De neutronenstroomdichtheid J is een vector die de richting en de intensiteit van het neutronenverkeer aangeeft; bij een isotroop veld is J gemiddeld klein, terwijl een gerichte bundel een duidelijke stroomrichting heeft.

Bronnen van neutronen zijn onder meer fissie in kernbrandstoffen, spallatie in zware doelmaterialen bij onderzoekslaboratoria, spontane fissie en (α,n)-reacties. In een kernreactor speelt de neutronenstroom een cruciale rol bij het voortzetten van de kettingreactie: geproduceerde neutronen veroorzaken nieuwe fissies, terwijl absorberende of uitgestrooide neutronen de flux reguleren.

Transport en meting: de neutronenstroom wordt beschreven door de neutrontransport- of Boltzmann-vergelijking, die bronterm, uitslingering en absorptie meeneemt. Afnemers en sensoren zoals He-3- en BF3-tellers, scintillatoren en andere neutronendetectors meten de flux en de actuele stroom in laboratoria en reactoren. Neutronen vereisen speciale afscherming vanwege hun penetrerende karakter; veel gebruikt materiaal is water of polyethyleen, vaak in combinatie met duurzame contractuele bescherming.

Toepassingen en veiligheid: gerichte neutronenstromen worden gebruikt in materiaalonderzoek via neutronenstralingsdiffractione en neutronenspectroscopie. Medische toepassingen bestaan uit therapiedelen zoals borium-neutronenkapping. Door de neutrale aard kunnen neutronen zowel waardevolle informatie verschaffen als veiligheidsrisico’s vormen, waardoor controle en shielding essentieel zijn.