V dnešním světě Zpožděné neutrony zaujal zásadní místo v různých sférách každodenního života. Ať už na pracovišti, v akademické, kulturní nebo sociální sféře, Zpožděné neutrony se stal tématem relevantním a zajímavým pro širokou škálu lidí. Jeho dopad a relevance vzbudily zájem výzkumníků, odborníků i laické veřejnosti, kteří se snaží pochopit jeho význam a dopady. V tomto článku do hloubky prozkoumáme roli, kterou Zpožděné neutrony hraje v dnešní společnosti, analyzujeme její vývoj, výzvy a možná řešení. Kromě toho prozkoumáme, jak Zpožděné neutrony utvářel a bude nadále utvářet současnou krajinu, stejně jako výhody a výzvy, které s sebou přináší její přítomnost v různých kontextech.
Zpožděné neutrony jsou neutrony, které nepocházejí přímo ze štěpení (tj. v době cca 10−14 s po rozštěpení jádra), ale jsou uvolněny se zpožděním několika milisekund až několika minut. Přestože v typických reaktorech představují zpožděné neutrony cca 1 % nebo méně z celkového počtu uvolněných neutronů, je existence zpožděných neutronů zásadní pro regulovatelnost jaderných reaktorů.
Fragmenty štěpení, vzniklé jaderným štěpením jsou vzhledem ke svému přebytku neutronů velmi nestabilní a mění se následnými řetězovými beta-minus-rozpady postupně na stabilnější nuklidy. Takový rozpad vede v dceřiných jádrech v některých případech ke stavu nabuzení, který leží nad vazební energií neutronu a proto se okamžitě dále rozpadají s emisí neutronu. Tyto neutrony se proto objevují s poločasem rozpadu dotyčného beta rozpadu[1] a výrazně později než původní rozštěpení jádra.
Pro praktický výpočet se nechá časové rozložení zpožděných neutronů přibližně popsat šesti časovými skupinami s odlišnými poločasy rozpadu. Poločasy rozpadu a podíly neutronů v každé skupině závisí na druhu štěpeného nuklidu a na energii rozpadem uvolněného neutronu. Například pro štěpení U-235 termickým neutronem platí:[2]
| Skupina | Poločas rozpadu | Podíl (v % z celkově emitovaných neutronů) |
|---|---|---|
| 1 | 55,90 | 0,0221 |
| 2 | 22,73 | 0,1467 |
| 3 | 6,25 | 0,1313 |
| 4 | 2,30 | 0,2647 |
| 5 | 0,608 | 0,0771 |
| 6 | 0,230 | 0,0281 |
Součet podílů činí v tomto, pro praxi důležitém případu štěpení, 0,67% všech neutronů.
Zpožděné neutrony jsou emitovány jednotlivě v přechodech mezi diskrétními stavy jader. Jejich energetické spektrum (všechny časové skupiny dohromady) se přesto dá hrubě představit stejné jako u okamžitých neutronů ze štěpení pomocí Maxwellova rozdělení. Ovšem je výrazně měkčí. Střední energie dosahuje pouze cca 0,45 MeV.[3]
Jen díky zpožděným neutronům může být jaderný reaktor regulován při dosažení kritického provozního stavu. Časový odstup emise okamžitých neutronů o 10−14 s je příliš krátký proto aby šly nějaké regulační technické zásahy vůbec uplatnit.
Zatímco podíl zpožděných neutrony při štěpení uranu235 je 0,67%, představuje jejich podíl při štěpení plutonia239 pouze 0,22%. Proto je v rychlých reaktorech a také při používání MOX-palivových elementů do tlakovodních reaktorů odstup mezi stavy zpožděně kritickými a okamžitě kritickými menší a vyžaduje proto jemnější řízení.
V tomto článku byl použit překlad textu z článku Verzögertes Neutron na německé Wikipedii.