Qu'est-ce que la section efficace des neutrons ?
Introduction
Les sections efficaces des neutrons sont des paramètres fondamentaux de la physique nucléaire, représentant la probabilité de diverses interactions entre les neutrons et les noyaux atomiques. La compréhension de ces sections efficaces est cruciale pour des applications allant de la conception des réacteurs nucléaires aux traitements médicaux et à la recherche astrophysique.
Les sections efficaces des neutrons varient en fonction de l'énergie du neutron et du type d'interaction qu'il subit avec un noyau. Ces interactions peuvent être la diffusion, l'absorption et la fission, chacune jouant un rôle essentiel dans différentes applications.
Types d'interactions neutroniques
- Diffusion élastique : Les neutrons entrent en collision avec les noyaux sans perte d'énergie et en changeant de direction.
- Diffusion inélastique : Les neutrons transfèrent de l'énergie au noyau, ce qui entraîne une excitation.
- Absorption :les neutrons sont absorbés par le noyau, ce qui peut entraîner une désintégration radioactive ou une fission.
Applications des sections efficaces de neutrons
Les sections efficaces de neutrons sont essentielles dans diverses applications :
- Conception de réacteurs nucléaires: Des données précises sur les sections efficaces garantissent un fonctionnement efficace et sûr des réacteurs.
- Traitements médicaux: La thérapie neutronique s'appuie sur des interactions neutroniques précises pour cibler les cellules cancéreuses.
- Astrophysique :compréhension de la nucléosynthèse stellaire et de la composition des étoiles à neutrons.
- Science des matériaux : Étude des propriétés des matériaux à l'aide de techniques de diffusion des neutrons.
Tableau des sections efficaces des neutrons pour les éléments
La section efficace des neutrons d'un élément décrit la probabilité qu'un neutron interagisse avec les noyaux de cet élément. La valeur est généralement exprimée en unités de barns (b), où 1 barn = 10-2410^{-24} cm². La section efficace est une propriété importante dans des domaines tels que la physique nucléaire, les réacteurs nucléaires et la protection contre les rayonnements.
Voici un tableau présentant les valeurs de la section efficace des neutrons pour plusieurs éléments courants, en mettant l'accent sur les sections efficaces totales, thermiques et de fission lorsqu'elles sont disponibles.
|
Élément |
Isotope |
Section efficace totale (b) |
Section efficace des neutrons thermiques (b) |
Section efficace de capture (b) |
Section efficace de fission (b) |
|
Hydrogène (H) |
Hydrogène-1 |
20.5 |
5335 |
0.33 |
0 |
|
Carbone (C) |
Carbone-12 |
1.7 |
2.2 |
0.0035 |
0 |
|
Oxygène (O) |
Oxygène-16 |
0.02 |
0.0002 |
0.0001 |
0 |
|
Uranium (U) |
Uranium-238 |
280 |
2.7 |
0.1 |
50 |
|
Uranium (U) |
Uranium-235 |
1000 |
680 |
0.3 |
5800 |
|
Thorium (Th) |
Thorium-232 |
36 |
5.7 |
0.1 |
0 |
|
Plutonium (Pu) |
Plutonium-239 |
748 |
2.6 |
0.17 |
8400 |
|
Neptunium (Np) |
Neptunium-239 |
71 |
16.5 |
0.2 |
1600 |
|
Bore (B) |
Bore-10 |
384 |
3835 |
0.005 |
0 |
|
Bore (B) |
Bore-11 |
5.5 |
3.0 |
0.01 |
0 |
|
Fer (Fe) |
Fer-56 |
2.6 |
2.2 |
0.02 |
0 |
|
Cobalt (Co) |
Cobalt-59 |
35 |
0.2 |
0.02 |
0 |
|
Cuivre (Cu) |
Cuivre-63 |
5.1 |
0.4 |
0.01 |
0 |
|
Zinc (Zn) |
Zinc-64 |
3.0 |
0.1 |
0.01 |
0 |
|
Plomb (Pb) |
Plomb-208 |
0.22 |
0.0004 |
0.01 |
0 |
|
Nickel (Ni) |
Nickel-58 |
3.0 |
0.03 |
0.01 |
0 |
|
Silicium (Si) |
Silicium-28 |
1.0 |
0.2 |
0.001 |
0 |
|
Aluminium (Al) |
Aluminium-27 |
1.6 |
0.3 |
0.002 |
0 |
|
Magnésium (Mg) |
Magnésium-24 |
3.2 |
1.0 |
0.02 |
0 |
|
Calcium (Ca) |
Calcium-40 |
1.1 |
0.04 |
0.0008 |
0 |
|
Argon (Ar) |
Argon-40 |
0.04 |
0.006 |
0.0006 |
0 |
- L'hydrogènea une section efficace de neutrons thermiques très élevée, c'est pourquoi il est largement utilisé dans les applications de modération des neutrons (comme l'eau dans les réacteurs).
- L'uranium 235et le plutonium 239sont des matériaux hautement fissiles, ce qui les rend essentiels dans les réacteurs et les armes nucléaires.
- Leborea une section efficace de capture des neutrons très importante, ce qui le rend utile dans les blindages neutroniques et les barres de contrôle des réacteurs nucléaires.
- Leplombet le feront de faibles sections transversales d'interaction avec les neutrons, ce qui les rend efficaces en tant que matériaux de protection contre les rayonnements.
Pourplus d'informations, veuillez consulter le site Stanford Advanced Materials (SAM).
Questions fréquemment posées
Qu'est-ce qu'une section efficace de neutrons ?
Une section efficace de neutrons quantifie la probabilité qu'un neutron interagisse avec un noyau spécifique, mesurée en unités appelées barns.
Pourquoi les sections efficaces de neutrons sont-elles importantes dans les réacteurs nucléaires ?
Elles déterminent le comportement des neutrons dans le réacteur, ce qui influe sur la durabilité de la réaction en chaîne et sur l'efficacité du réacteur.
Comment les sections efficaces des neutrons varient-elles en fonction de l'énergie ?
Différentes interactions dominent à différentes énergies de neutrons, ce qui entraîne des variations dans les valeurs des sections efficaces à travers les gammes d'énergie.
Où puis-je trouver des données détaillées sur les sections efficaces des neutrons ?
Des données complètes sont disponibles dans les bases de données nucléaires telles que le National Nuclear Data Center (NNDC) et les publications scientifiques spécialisées.
Les sections efficaces de neutrons peuvent-elles être utilisées dans des applications médicales ?
Oui, elles sont essentielles dans la thérapie neutronique, qui cible les cellules cancéreuses tout en minimisant les dommages aux tissus sains.
