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Neutronenbremsung

Kernphysik, Abbremsung schneller Neutronen auf thermische Energien (thermische Neutronen) durch geeignetes Moderatormaterial in einem Kernreaktor. Bei der Spaltung von Kernen entstehen Neutronen mit Energien von bis zu 10 MeV bei mittleren Energien um 2 MeV. Die Abbremsung erfolgt vorzugsweise durch elastische Stösse mit leichten Kernen wie H, D, Be, C, O des Bremsmaterials (Moderator), seltener durch unelastische Streuung an schweren Kernen wie U. Im elastischen Stoss verändert sich für einen Streuwinkel Neutronenbremsung die Energie des Neutrons En zu

Neutronenbremsung

(A: Nukleonenzahl). Bei frontalem Stoss mit Wasserstoffkernen wird das Neutron vollständig abgebremst. Für nicht-zentrale bzw. für Stösse mit schwereren Kernen ist der Energieverlust geringer, so dass zahlreiche Stösse zur Abbremsung erforderlich sind (siehe Tab. 1). Als Masszahlen dienen zur Bewertung des Moderatormaterials der mittlere logarithmische Energieverlust

Neutronenbremsung

mit Neutronenbremsung, zur Abschätzung der Abbremsgeschwindigkeit das Bremsvermögen, Neutronenbremsung (Neutronenbremsung: Streuwahrscheinlichkeit, ls: mittlere freie Weglänge) und zur Bewertung der Eignung einer Substanz als Moderator der Bremskoeffizient Neutronenbremsung (Neutronenbremsung: makroskopischer Absorptionsquerschnitt) (siehe Tab. 2).

Neutronenbremsung 1: Abbremseigenschaften verschiedener Kerne (Neutronenbremsung: mittlerer logarithmischer Energieverlust, nth: Anzahl von Stössen zur Abbremsung einer mittleren Neutronenenergie von 2 MeV auf Eth = 0,025 3 eV).

Element

Neutronenbremsung

nth

H

1,000

18

D

0,725

25

Be

0,209

86

C

0,158

114

U

0,008 8

2 72

 

Neutronenbremsung 2: Bremsvermögen und Bremskoeffizienten einiger Moderatormaterialien.

Medium

Neutronenbremsung [cm-1]

Neutronenbremsung

H2O

1,5 

74

D2O

0,2 

10 000

Be

0,16

150

C

0,06

200

 

 

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