中(zhōng)子(zǐ)射綫(xiàn)
的常見分(fēn)類

2015/2/3 16:19:07

1，熱中(zhōng)子
   熱中子是符合(hé)麥克斯韋－玻耳茲曼分布並且(qiě)其最可幾(jī)動能約(yuē)為(wéi)kT = 0.0253 電子伏(fú)特 (4.0×10−21 焦耳)的自由中(zhōng)子🧆，對(duì)
應這一動(dòng)能的速率約為2.2千米/秒。這個速(sù)度(dù)也是對應於290K（攝氏17度）時(shí)麥克斯韋-玻爾茲曼分布下的最可幾速率🐚。常溫下中(zhōng)子與介質(zhì)的原子核發生若幹次碰撞後，如果沒有(yǒu)被俘獲就會達到這(zhè)個速率
。熱中(zhōng)子通常有比快中子大得多的有效(xiào)中子俘獲截麵🤔，也(yě)因此會更容易被原(yuán)子核吸收，形成更重的
🗪，通常也不穩定(dìng)的同位素

。這個現像也被稱為中子活化(huà)。一些裂變反(fǎn)應堆借助於減速劑實現對快(kuài)中子的減速，也稱為“熱中子化”。在快中子增(zēng)殖(zhí)堆中，快中子被直(zhí)接利用，沒有減速(sù)
的步驟。

2
，冷中子
   把熱(rè)中(zhōng)子冷卻到極低溫(wēn)度即得到冷中子，比如液氫或液氘。這樣的冷中子(zǐ)源一般放(fàng)置在(zài)研究反(fǎn)應堆或散裂(liè)中子(zǐ)源的減速劑裏。冷中子源對於中子散射試(shì)驗非常重要。冷中子的能量(liáng)約5x10−5電(diàn)子伏特至 0.025電子(zǐ)伏特之間🔰。
核(hé)聚(jù)變反應(yīng)速率同(tóng)
溫(wēn)度一起急(jí)劇上升，達到(dào)峰值，然後漸漸回落。同(tóng)其(qí)它有希望用(yòng)於發電的核聚變反應(yīng)相比，氘−氚（DT）反(fǎn)應速率(shuài)

在較低溫度（70 千電子伏特
🚥， 約8億(yì)K）達到峰值🧱，而且高於另外的反應。

3
，超冷(lěng)中子
  冷中子通過與(yǔ)溫度隻有幾K的物質（比如(rú)固體氘或(huò)者(zhě)超流體液氦）發生非彈性散(sàn)射後(hòu)可以得到超冷中子(zǐ)。其能(néng)量小(xiǎo)於3x10−7電子伏特(tè)。

4
，快中子
  快(kuài)中子是(shì)在核裂變反應中產生(shēng)的自由中(zhōng)
子(zǐ)
，其動能可以達到1 兆電子伏特(tè) (1.6×10−13 焦耳，對應的速度(dù)約為14000千米/秒，相當於光速的5%
。它們被稱(chēng)
作(zuò)快中(zhōng)子，以區別於熱中子和宇宙射(shè)綫或者加速器中(zhōng)
產生的高(gāo)
能(néng)中子
。核反(fǎn)應中(zhōng)產生(shēng)的(dí)中子符合麥克(kè)斯韋(wéi)－玻耳(ěr)
茲曼分布，其(qí)能量在0到~14兆電子伏特之間
。鈾(yóu)−235產生(shēng)

的中子平均能量為2兆電(diàn)子(zǐ)伏特，且超過一(yī)半的中子不是(shì)快(kuài)中(zhōng)子。因此僅(jǐn)
僅靠(kào)鈾−235裂變產生的(dí)中子無法引發(fā)增殖性材料（比(bǐ)如鈾−238和(hé)釷(tǔ)−232）的裂變(biàn)。
  快(kuài)中子可(kě)以通過減速變成熱中(zhōng)子(zǐ)
。在核反(fǎn)應堆中，通常使用輕水，重(zhòng)水
，或(huò)石墨(mò)來使(shǐ)中子減速。
5，聚變(biàn)中(zhōng)子
 氘(dāo)−氚（DT）聚變反(fǎn)應產生能量(liáng)
較高的中(zhōng)子，動能為14.1兆(zhào)電子伏特，對應的速(sù)度相(xiāng)當於光速的17%。這些中子是(shì)快中子能量的近10倍。氘−氚反應也是最(zuì)
容易點火的反應之一。在氘核和氚核的動能達(dá)到14.1兆電子伏特的千分之一時，該反應就(jiù)幾乎達到峰值反應(yīng)速率。
聚變中子(zǐ)可以有效的引發(fā)不可裂變的重元素（比如(rú)錒係元素(sù)）的裂變，並(bìng)釋(shì)
放(fàng)出更多(duō)的中子。因此
，有(yǒu)
人(rén)提議用將來的托卡馬克氘−氚聚變反應(yīng)堆來(lái)嬗變核廢料中(zhōng)
的超(chāo)鈾元素。散裂中子源也使(shǐ)用14.1兆(zhào)電子伏特的中子產生中子。
因為(wéi)聚變中子不是引起裂(liè)變就是散裂

🗡，它難以被其它核吸收。氫(qīng)彈核武器正是利用了這一特性。首先，聚變反應產生高能量中子。下一步(bù)，不可(kě)裂變材料(liào)（比如鈾-238）在這些(xiē)中(zhōng)子的轟擊下發生(shēng)裂變🖚。這很顯然(rán)帶來了一些核安全(quán)和擴散上的問題👚：如果有人掌握了聚變反應，他們也許就可以(yǐ)用無法製造(zào)
原子彈的核材料（比如(rú)貧化鈾(yóu)和反應堆級鈈(bù)）製造熱核武器(qì)
。
另外一(yī)些聚變反(fǎn)應產生的中子(zǐ)
能量較低。比如氘−氘（DD）聚變有50%的幾(jī)率(shuài)生成一個2.45兆電子伏特的中子(zǐ)和一個氦-3核；還有50%的(dí)幾率(shuài)生成(chéng)氚核和一(yī)個質子。氘−氦−3（D-3He）聚(jù)變不生成中子。

6，中能(néng)中(zhōng)子
   能(néng)量介於快中子和熱中子之間的中子稱為中能中子
。這種中子的能量在1電子伏特至10電子伏特之(zhī)
間
。中子俘獲(huò)和核裂變的中子反應截(jié)麵在(zài)這個能量區間有個多共振峰(fēng)。中(zhōng)能(néng)中子在快中子(zǐ)堆(duī)和熱中子反應堆(duī)
中並(bìng)不重要。但在減速(sù)不(bù)
良的熱中子反應堆中，中(zhōng)能中子可能引發鏈式反應反(fǎn)應性的變化(huà)，使得反應的控製更加困難。
某些核燃料吸(xī)收中子後(hòu)並不一定裂變，比如鑮−239，這種性質(zhì)可以用俘獲/裂變的比率(shuài)來描述。因為俘獲事(shì)件不(bù)但浪費(fèi)了一個中子
，而(ér)且通常(cháng)會生成(chéng)熱中子或中(zhōng)能(néng)中子無法裂變(biàn)的核(hé)。鈾(yóu)−233是個例外。對任何能量的中子，鈾(yóu)−233的俘獲/裂變(biàn)比都很好。

7，高能中子
   高能中子是加速(sù)器轟(hōng)擊靶(bǎ)子或高能宇宙射綫轟擊大(dà)氣層所產生的(dí)次生粒子。其能量(liáng)比快中子高得多👰。有的(dí)高能中子可以擁有數十(shí)焦耳的動能。它們具(jù)有極(jí)強的電離性能，比X射綫和質子(zǐ)
更能造成細胞的損傷和死亡🂽。