Neutronen zijn subatomaire deeltjes zonder elektrische lading en met een massa die iets groter is dan die van een proton. Ze worden aangetroffen in de kernen van atomen, waar ze worden gebonden door de sterke kernkracht. Neutronen spelen een cruciale rol bij kernreacties, inclusief die in kernreactoren.

In kernreactoren worden neutronen voornamelijk geproduceerd door de splijting van uranium-235- of plutonium-239-atomen. Deze atomen worden door neutronen uit elkaar gesplitst, waardoor extra neutronen en een grote hoeveelheid energie vrijkomen. De neutronen die bij dit proces vrijkomen, kunnen vervolgens verdere splijtingen veroorzaken, waardoor een kettingreactie ontstaat die de kernreactor in stand houdt.

Neutronen interageren op verschillende manieren met reactormaterialen:

1. Elastische verstrooiing: Neutronen kunnen botsen met de atoomkernen in reactormaterialen, waardoor een deel van hun energie naar de kernen wordt overgedragen. Dit proces, bekend als elastische verstrooiing, zorgt ervoor dat de neutronen van richting veranderen en vertragen.

2. Inelastische verstrooiing: Bij inelastische verstrooiing botsen neutronen met de atoomkernen en dragen voldoende energie over om de kernen tot een hoger energieniveau te exciteren. De aangeslagen kernen zenden vervolgens gammastraling uit terwijl ze terugkeren naar hun grondtoestand.

3. Vastleggen: Neutronen kunnen ook worden geabsorbeerd door de atoomkernen, een proces dat bekend staat als capture. Wanneer een neutron wordt gevangen, combineert het met een proton in de kern om een ​​nieuwe isotoop te vormen. Dit proces kan leiden tot de vorming van radioactieve isotopen, die gevaarlijk kunnen zijn en zorgvuldig beheer in kernreactoren vereisen.

4. splijting: Neutronen kunnen splijting veroorzaken in bepaalde zware elementen, zoals uranium-235 en plutonium-239. Splijting vindt plaats wanneer een neutron wordt geabsorbeerd door een zware kern, waardoor de kern zich in twee kleinere kernen splitst en extra neutronen en een grote hoeveelheid energie vrijkomt.

De interacties van neutronen met reactormaterialen zijn complex en hebben een grote invloed op de werking van kernreactoren. Deze interacties worden zorgvuldig bestudeerd en gecontroleerd om de veilige en efficiënte werking van kerncentrales te garanderen.