[科普中國]-中子吸收劑

中子吸收

中子吸收亦稱 “中子俘獲”。指的是在核反應(yīng)堆中，中子在與原子核相互碰撞后，被核所吸收并發(fā)出γ射線的過程。在有些情況下亦會導(dǎo)致核的β衰變或裂變。中子吸收包括（n，γ），（n，α），（n，p）以及核裂變反應(yīng)。

在核反應(yīng)堆中，中子吸收起著重要的控制作用。為了控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速率在一個預(yù)定的水平上，需用吸收中子的材料做成吸收棒，來吸收過多的中子?？刂瓢粲脕硌a償燃料消耗和調(diào)節(jié)反應(yīng)速率；安全棒用來快速停止鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。吸收體材料一般是硼、碳化硼、鎘、銀銦鎘等。2

吸收材料比較有效的中子吸收劑包括： 硼、鎘、鉿。硼不僅中子吸收截面高，而且吸收中子的能量范圍較寬，一般以碳化硼或硼鋼作為控制材料；鎘的熱中子吸收截面比硼高，但是對超熱中子的吸收截面小，一般制成銀銦鎘合金用于水冷堆；鉿不僅對熱中子和超熱中子都有高的吸收截面，而且是長壽命的中子吸收體，特別適于水冷堆。但鉿非常稀缺、昂貴，因而使用受到限制。

如果用于封閉反應(yīng)堆，需要摻入大量的鎘鹽或者硼酸，用于吸收熔化后的核燃料中的中子。這些核燃料仍在裂變，只是會逐漸進(jìn)入亞臨界，摻入中子吸收劑有助于降低鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，使熔毀的堆芯放射性水平降低，并且發(fā)熱量降低，易于處理。

硼酸吸收劑硼酸是一種大中子吸收截面的物質(zhì)，在反應(yīng)堆中主要是用來調(diào)節(jié)反應(yīng)性用的，加入適量的硼酸可以降低反應(yīng)性。

天然硼元素有兩種穩(wěn)定同位素,即(10)B 和~11)B,豐度分別為19．78%和80．22%。(10)B 具有對中子高吸收的獨特特性，自然豐度的硼的對熱中子的吸收截面接近于750巴，而(11)B 僅為 0．005巴，因此(10)B 對熱中子的吸收截面是自然豐度硼的5倍還多，是石墨的20多倍。是傳統(tǒng)防護(hù)材料混凝土的 500多倍。

也就是說，硼-10同位素是高效的熱中子吸收劑。因此在核電站中它是安全和控制系統(tǒng)中所不可缺少的。特殊級（SQ）硼酸用于核工業(yè)，具有硼-10高比例特性。因此硼酸是可以終止核反應(yīng)用的，吸收中子，再速凝水泥封堵，以后此地方圓多少公里為無人區(qū)，不再住人。

正是由于~(10)B 同位素的這種特性,使得~(10)B 同位素的相關(guān)產(chǎn)品廣泛應(yīng)用到了軍用防護(hù)、核武器及核工業(yè)等軍事領(lǐng)域。