Neutron-moderator

Fra Wikipedia, den frie encyklopædi
Gå til: navigation, søg
Broom icon.svg Der er ingen kildehenvisninger i denne artikel, hvilket muligvis er et problem.
Du kan hjælpe ved at angive kilder til de påstande, der fremføres i artiklen.
Question book-4.svg
Aktuelt kørende termiske kernekraftværker (kernereaktorer med moderator)
Moderator Reaktorer Design Lande
Grafit 30 AGR, Magnox, RBMK Storbritannien, Rusland
Tungt vand (D2O) 42 CANDU Canada, Indien, Sydkorea, andre
Let vand (H2O) 359 PWR, BWR 27 lande

En neutron-moderator er et stof som anvendes til at sænke bevægelsesenergien på hurtige neutroner og dermed bremse hastigheden. Moderatorer anvendes til at kunne vedligeholde en nuklear kædereaktion eftersom uran-235 har et stort indfangningsareal for kernespaltning for langsomme, termiske neutroner, hvorimod de har et meget lille indfangningsareal for hurtige neutroner.

I kernereaktorer anvendes oftest almindeligt ferskvand, men visse konstruktioner anvender i stedet tungt vand eller grafit. Selv beryllium kan anvendes som moderator.

Moderatorer benyttes ligeledes i spallationskilder, for at tilpasse neutronernes bølgelængde og energi til de typiske afstande og vekselvirkninger i stof.

Mekanisme[redigér | redigér wikikode]

Mekanismen er enkel: Neutronens kinetiske energi minskes gennem en serie elastiske stød mod lette atomkerner. Ved hver kollision taber neutronen en del af sin kinetiske energi til en atomkerne i moderatormaterialet, til den har kommet ned til materialets termiske kinetiske energi.

Ved elastiske kollisioner mod tunge kerner reflekterer neutronen tillbage med samme kinetiske energi. Derfor er tunge grundstoffer ikke effektive moderatorer. Ved kollision med en atomkerne af hydrogen (en proton), som har omkring ligeså stor masse som en neutron, taber neutronen i gennemsnit halvdelen af sin kinetiske energi. Efter et tyve sådanne kollisioner har neutronens energi minsket fra nogle mega-elektronvolt til termiske energier omkring 25 milli-eV. Derfor er vand eller paraffin effektive moderatorer.

Absorption[redigér | redigér wikikode]

Alle atomkerner har en indfangningsareal for absorption. Den er meget mindre for deuterium eller carbon-12 end for almindeligt hydrogen. Derfor kan tungt vand eller ren grafit, til forskel fra almindeligt vand, anvendes som moderator for at vedligeholde en kædereaktion i naturligt uberiget uran.