Диффузия нейтронов. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Диффузия нейтронов - распространение нейтронов в веществе, сопровождающееся многократным изменением их энергии и направления движения в результате столкновений с атомными ядрами. Д. н. аналогична диффузии атомов и молекул в газах и подчиняется тем же закономерностям. Важнейшими характеристиками столкновений нейтронов с атомными ядрами, определяющими Д. н., являются длины свободного пробега до рассеяния

и до поглощения

(и - число атомов среды в 1 см³,

- сечения рассеяния и поглощения нейтронов) и ср. косинус угла рассеяния (в лаб. системе)

. Величина

, называемая транспортной длиной свободного пробега, равна ср. расстоянию, проходимому нейтроном в направлении первоначального движения (в среде, не поглощающей нейтроны). Величины

(v - скорость) наз. коэф. диффузии и средним временем жизни в среде.

Быстрые нейтроны (с энергией, во много раз большей энергии теплового движения частиц среды) при диффузии отдают энергию среде и замедляются (см. Замедление нейтронов). В слабопоглощающих средах значит. доля нейтронов замедляется до тепловой энергии - термализуется. Тепловой нейтрон (TH) диффундирует в среде, пока не поглотится одним из атомных ядер или не выйдет за её границу (бета-распад нейтрона крайне редок в конденсированной среде).

Осн. параметры диффузии TH - усреднённый по Максвелла распределению их скоростей (соответствующему температуре среды) коэф. диффузии D_Т и ср. квадрат расстояния между точками образования и поглощения TH в безграничной однородной среде, равный 6L², где

-т.н. длина диффузии TH (T - ср. время жизни TH в среде). Соответственно ср. квадрат расстояния между точками образования быстрого нейтрона (в ядерной реакции) и его поглощения равен

, где

- т. н. возраст TH; величина M наз. длиной миграции нейтронов.

Параметры диффузии тепловых нейтронов для некоторых веществ

Осн. закономерности диффузии TH можно рассмотреть с помощью ур-ния диффузии:

где

- число TH в 1 см³ вблизи точки r в момент времени t, S - т. н. плотность замедления нейтронов (число нейтронов в 1 см³, пересекающих за 1 с данное значение энергии при движении по энергетич. шкале) до тепловой энергии. В случае ограниченной среды (в отсутствие потоков TH извне) граничное условие для ур-ния (1):

=0 на границе, удалённой от истинной границы среды на расстояние

. В случае импульсного источника нейтронов и ограниченного объёма среды при

, где

, В² - т. н. геом. параметр [для куба со стороной а

]. Это свойство диффузии TH используется для измерения D_T и T. Величину L можно измерять непосредственно: на большом расстоянии z от плоского стационарного источника r ~

Особенности Д. н. обусловлены большой

даже в конденсиров. средах, а в случае сред, не содержащих водород,- также малым относит. изменением их энергии при одном столкновении. Поэтому нейтроны медленно приходят в тепловое равновесие со средой, и если среда неоднородна или поглощает нейтроны разных энергий неравновероятно, то распределение их по скоростям может заметно отличаться от макс-велловского.

Д. н. играет существ. роль в работе ядерных реакторов, а также при использовании нейтронов для неразрушающего элементного и структурного анализа (см. Активационный анализ), в частности в геофизике для нейтронного каратажа скважин. В этой связи часто требуется рассчитать потоки нейтронов как функции координат и скоростей (а иногда и времени). Эти потоки описываются кинетическим уравнением Больцмана. Наиб. универсальный метод их численного расчёта - Монте-Карло метод.

Литература по диффузии нейтронов

Знаете ли Вы, что такое "усталость света"?
Усталость света, анг. tired light - это явление потери энергии квантом электромагнитного излучения при прохождении космических расстояний, то же самое, что эффект красного смещения спектра далеких галактик, обнаруженный Эдвином Хабблом в 1926 г.
На самом деле кванты света, проходя миллиарды световых лет, отдают свою энергию эфиру, "пустому пространству", так как он является реальной физической средой - носителем электромагнитных колебаний с ненулевой вязкостью или трением, и, следовательно, колебания в этой среде должны затухать с расходом энергии на трение. Трение это чрезвычайно мало, а потому эффект "старения света" или "красное смещение Хаббла" обнаруживается лишь на межгалактических расстояниях.
Таким образом, свет далеких звезд не суммируется со светом ближних. Далекие звезды становятся красными, а совсем далекие уходят в радиодиапазон и перестают быть видимыми вообще. Это реально наблюдаемое явление астрономии глубокого космоса. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.


Параметры	Вещество
Параметры	H₂O	D₂O	Be	BeO	Графит (плотность 1,6)
L, см	2,76	160	20,8	32,7	51
D_Т10^-4*, см²/с	3,6	20	12	12	21
l_S*, см	0,29	2,2	1,16	1,32	2,6
* Усреднённая по спектру тепловых нейтронов.