Neutronii întârziați sunt neutroni emiși de produsele de fisiune după un timp (de la câteva milisecunde la câteva minute) după reacția de fisiune a nucleelor grele , spre deosebire de neutronii prompti emiși aproape instantaneu după fisiunea unui nucleu compus . Neutronii întârziați reprezintă mai puțin de 1% din neutronii de fisiune emiși, cu toate acestea, în ciuda unui randament atât de scăzut , ei joacă un rol imens în reactoarele nucleare . Datorită întârzierii mari, astfel de neutroni măresc semnificativ (cu 2 ordine de mărime sau mai mult) durata de viață a neutronilor de o generație în reactor și creează astfel posibilitatea de a controla o reacție în lanț de fisiune auto-susținută [1] . Neutronii întârziați au fost descoperiți de Roberts și echipa sa în 1939 [2] .
Ca urmare a fisiunii nucleelor grele de către neutroni , fragmentele de fisiune se formează într-o stare excitată, suferind dezintegrare β . În cazuri foarte rare, într-un lanț de astfel de β -- transformări, se formează un nucleu cu o energie de excitație care depășește energia de legare a neutronilor din acest nucleu. Astfel de nuclee pot emite neutroni, care se numesc întârziați .
Emisia unui neutron întârziat concurează cu radiația gamma , dar dacă nucleul este puternic supraîncărcat cu neutroni, este mai probabil ca un neutron să fie emis. Aceasta înseamnă că neutronii întârziați sunt emiși de nucleele care sunt mai aproape de începuturile lanțurilor de dezintegrare, deoarece energiile de legare a neutronilor din nuclee sunt deosebit de scăzute acolo.
Nucleul format prin emisia unui neutron întârziat poate fi fie în stare fundamentală, fie în stare excitată. În acest din urmă caz, excitația este îndepărtată de radiația gamma [1] .
Nucleul compus (Z,N)* [3] este de obicei numit precursor al neutronilor întârziați, iar nucleul (Z+1,N-1) este numit emițător de neutroni întârziați.
Nucleul emițător emite un neutron aproape instantaneu, dar cu o întârziere semnificativă în raport cu momentul fisiunii nucleului original. Timpul mediu de întârziere coincide practic cu durata medie de viață a nucleului precursor.
Neutronii întârziați sunt de obicei împărțiți în mai multe grupuri (cel mai adesea 6) în funcție de timpul de întârziere . Există aproximativ 50 de nuclee precursoare posibile, iar izotopii de brom și iod joacă un rol semnificativ în acest număr . De regulă, neutronii sunt emiși de nuclee cu un număr de neutroni unul mai mare decât numerele magice (50 și 82), deoarece valorile energiei medii de legare în astfel de nuclee sunt deosebit de mici [1] .
Energia neutronilor întârziați (aproximativ 0,5 MeV în medie ) este de câteva ori mai mică decât energia medie a neutronilor prompti (aproximativ 2 MeV) [1] .
Valoarea care caracterizează numărul de neutroni întârziați în raport cu neutronii prompti produși în timpul dezintegrarii unui anumit tip de nucleu se numește fracțiunea de neutroni întârziați ( β ). Această valoare este complet determinată de nucleul de fisiune și, în intervalul de energie de la 0,025 eV la 14 MeV, este practic independentă de energia neutronilor care provoacă fisiunea. Pentru toate nucleele, valoarea lui β este mai mică de 1% [1] .
Tabelul enumeră principalele caracteristici ale neutronilor întârziați pentru unele nuclee și enumeră câțiva dintre posibilii precursori pentru cazul fisiunii de 235 U [1] [4] :
| Număr de grup | Timp de întârziere, s | Energia medie, MeV | Posibili nuclei precursori | Timpul de înjumătățire al nucleelor precursoare, T 1/2 , s | Fracția de neutroni întârziați, β i | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 235 U | 239 Pu | 233 U | 235 U | 239 Pu | 233 U | ||||
| unu | 54-56 | 0,25 | 87Br , 142Cs _ _ | 55,72 | 54,28 | 55 | 0,00021 | 0,000072 | 0,000224 |
| 2 | 21-23 | 0,56 | 137I , 88Br , 136Te _ _ _ | 22.72 | 23.04 | 20.57 | 0,00140 | 0,000626 | 0,000776 |
| 3 | 5-6 | 0,43 | 138I , 89Br _ _ | 6.22 | 5,60 | 5.0 | 0,00126 | 0,000444 | 0,000654 |
| patru | 1,9-2,3 | 0,62 | 139 I , 94 Kr , 143 Xe , 144 Xe | 2.30 | 2.13 | 2.13 | 0,00252 | 0,000685 | 0,000725 |
| 5 | 0,5-0,6 | 0,42 | Orice nuclee de produs de fisiune de scurtă durată | 0,61 | 0,62 | 0,62 | 0,00074 | 0,000180 | 0,000134 |
| 6 | 0,17-0,27 | — | 0,23 | 0,26 | 0,28 | 0,00027 | 0,000093 | 0,000087 | |
| β = ∑β i | 0,0064 | 0,0021 | 0,0026 | ||||||