تدفق النيوترونات

يُعدّ تدفق النيوترونات كمية قياسية تُستخدم في الفيزياء النووية وفيزياء المفاعلات النووية . وهو المسافة الإجمالية التي تقطعها جميع النيوترونات الحرة في وحدة الزمن والحجم. ^{[ 1 ]} وبصورة مكافئة، يمكن تعريفه بأنه عدد النيوترونات التي تمر عبر كرة صغيرة نصف قطرها${\displaystyle R}$في فترة زمنية، مقسومة على أقصى مساحة مقطع عرضي للكرة ( مساحة القرص الكبير ،${\displaystyle \pi R^{2}}$) وبمدة الفترة الزمنية. ^{[ 2 ] : 82-83} بُعد تدفق النيوترونات هو${\displaystyle {\mathsf {L}}^{-2}{\mathsf {T}}^{-1}}$والوحدة المعتادة هي سم ⁻² ث ⁻¹ (مقلوب السنتيمتر المربع مضروبًا في مقلوب الثانية ).

يُعرَّف تدفق النيوترونات بأنه تدفق النيوترونات المتكامل على مدى فترة زمنية معينة. لذا فإن بُعده هو${\displaystyle {\mathsf {L}}^{-2}}$ووحدتها المعتادة هي سم⁻² ⁽ مقلوب السنتيمتر المربع). وكان المصطلح القديم المستخدم بدلاً من سم⁻² ^هو "نڤت" (النيوترونات، السرعة، الزمن). ^{[ 3 ]}

يُعدّ تدفق النيوترونات في نجوم الفرع العملاق المقارب وفي المستعرات العظمى مسؤولاً عن معظم عمليات التخليق النووي الطبيعية التي تُنتج عناصر أثقل من الحديد . في النجوم، يكون تدفق النيوترونات منخفضًا نسبيًا، ويتراوح بين 10⁵ ^و10¹¹ نيوترون ^{/ سم²} ثانية ، مما يؤدي إلى التخليق النووي عبر عملية الالتقاط البطيء للنيوترونات (s-process ). في المقابل، بعد انفجار مستعر أعظم ناتج عن انهيار النواة، يكون تدفق النيوترونات مرتفعًا للغاية، ويتراوح بين 10³² نيوترون/سم² ثانية، ^[ 4 ^] مما ^يؤدي إلى ^{التخليق النووي عبر عملية} الالتقاط السريع للنيوترونات ( r-process ).

يمكن أن يصل تدفق النيوترونات في الغلاف الجوي للأرض، والذي يبدو أنه ناتج عن العواصف الرعدية، إلى مستويات تتراوح بين 3 × 10⁻² و 9 × 10⁺¹ سم⁻² ث⁻¹. ^[ 5 ^] [ ^{6 ] ومع ذلك ، تُظهر نتائج حديثة} [ ^{7 ] (} اعتبرها الباحثون الأصليون ^{[ 8 ]} غير صالحة) تم الحصول عليها باستخدام كواشف نيوترونية وميضية غير محمية ، انخفاضًا في تدفق النيوترونات أثناء العواصف الرعدية. ويبدو أن الأبحاث الحديثة تدعم فكرة أن البرق يُولّد ما بين ^10¹³ و 10¹⁵ ^{نيوترون} لكل تفريغ عبر العمليات النووية الضوئية . ^{[ 9 ]}

يشير مصطلح التدفق النيوتروني الاصطناعي إلى التدفق النيوتروني المُصنّع، سواءً كان ناتجًا ثانويًا عن الأسلحة أو إنتاج الطاقة النووية، أو لتطبيقات محددة كالمفاعلات البحثية أو عن طريق التفتت النووي . يُستخدم تدفق النيوترونات غالبًا لبدء انشطار النوى الكبيرة غير المستقرة. قد يؤدي نيوترون واحد أو أكثر إلى عدم استقرار النواة، مما يتسبب في تحللها (انقسامها) لتكوين نواتج أكثر استقرارًا. يُعد هذا التأثير أساسيًا في مفاعلات الانشطار والأسلحة النووية .

في مفاعل الانشطار النووي، يُعدّ تدفق النيوترونات الكمية الأساسية التي تُقاس للتحكم في التفاعل داخله. ويُطلق مصطلح "شكل التدفق" على كثافة أو قوة التدفق النسبية أثناء تحركه داخل المفاعل. عادةً ما يكون تدفق النيوترونات في أعلى مستوياته في منتصف قلب المفاعل، ويتناقص تدريجيًا باتجاه الحواف. وكلما زاد تدفق النيوترونات، زادت احتمالية حدوث تفاعل نووي، نظرًا لزيادة عدد النيوترونات التي تمر عبر مساحة معينة في وحدة الزمن.

• الإشعاع النيوتروني
• نقل النيوترونات