Nevtronfangst: Definition, proces og anvendelser

Naturens naturlige grundstoffer indeholder individuelle atomstrukturer opbygget af proton, elektron og nevtron-partikler. Arrangementet af disse partikler bestemmer hvert grundstofs identitet. Nevtronfangst sker, når et ekstra nevtron indtræder i kernen af et atom. Begivenheden finder typisk sted inde i et laboratorium og udføres inden for materialanalyse-procedurer.

Identifikation

Kernefysikken undersøger de forskellige atomstrukturer og hvordan de interagerer med hinanden. For at gøre dette manipulerer videnskabsmænd ofte de forskellige komponenter, der udgør en atoms struktur. Nevtronfangst-metoder arbejder for at ændre et grundstofs grundlæggende atomstruktur og sådan transformere det til et nyt grundstof ifølge Kansas State University. Når dette sker, dannes et isotop af det oprindelige grundstof. Et isotop anses for at være en ustabil struktur, og henfalder typisk ved at frigive radioaktive bølger.

Funktion

Nevtronfangst er et af de mange trin involveret i nevtron-aktiveringsanalyse, ifølge American Nuclear Society. Nevtron-aktiveringsanalyse muliggør for videnskabsmænd at identificere de forskellige grundstoffer, der er indeholdt i et materialeprøve. Hvert grundstof identificeres af mængden af stråling, der frigives, når nevtronfangst finder sted inden for en atoms struktur. Da hvert individuelle grundstof har sin egen unikke kemisk-fysiske signatur, er mængden af stråling, der frigives under nevtronfangst, en af de markører, videnskabsmænd bruger til at identificere individuelle grundstoffer.

Egenskaber

Af de tre partikler, der udgør et atom – protoner, elektroner og nevtroner – er nevtroner de eneste, der bærer lidt til ingen ladning inden for atomstrukturen, ifølge Kansas State University. Da protoner holder en positiv ladning, og elektroner holder en negativ ladning, arbejder disse to komponenter for at holde en atoms struktur sammen gennem tiltrækningskræfter. Da nevtroner ikke bærer ladning, kan de implantères inden for kernen af et atom uden at ændre dets kemiske struktur; dog gennemgår den fysiske struktur ændringer, når nevtronfangst finder sted.

Stråling

Når et atom fanger et nyt nevtron, er det resulterende isotop tungere end det oprindelige atom. Inde i processen med at fange et nevtron frigiver en atoms kerne energi i form af stråling, ifølge American Nuclear Society. Strålingsbølger indikerer, at isotopet henfalder og vil til sidst transformere sig til en ny form af det oprindelige atom. Inde i nevtron-aktiveringsanalyse kan en prøve indeholde flere forskellige grundstoffer. Denne henfaldsproces muliggør for videnskabsmænd at identificere hvert grundstof, der er indeholdt i en prøve, ved mængden af stråling, hvert atom afgiver.

Isotoper

Isotoper er atomer, der indeholder et overskud af nevtroner. Deres tendens til at være ustabile skyldes det ulige antal nevtroner versus protoner inden for en atoms kerne. Da protoner er ladede partikler, har de en tendens til at afstøde hinanden. Tilstedeværelsen af et lige antal nevtroner arbejder for at absorbere proton-afstødningskræfter og stabilisere en atoms kerne. Nevtronfangst-metoder producerer mange af de kendte kerne-materialer som uran og plutonium. Ifølge American Nuclear Society forekommer naturligt forekommende isotoper kun inden for 10 % af de kendte fysiske grundstoffer.