Techniklexikon

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  die Energie des Neutrons E_n zu

(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

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

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

bottom-alt:solid black .75pt;padding:0cm 3.5pt 0cm 3.5pt\'> Element	bottom:solid black 1.0pt;border-right:none; mso-border-top-alt:solid black .75pt;mso-border-bottom-alt:solid black .75pt; padding:0cm 3.5pt 0cm 3.5pt\'>	bottom-alt: solid black .75pt;mso-border-right-alt:solid black .75pt;padding:0cm 3.5pt 0cm 3.5pt\'> nth
H	1,000	18
D	0,725	25
Be	0,209	86
C	0,158	114
bottom:solid black 1.0pt;border-right:none;mso-border-left-alt:solid black .75pt; mso-border-bottom-alt:solid black .75pt;padding:0cm 3.5pt 0cm 3.5pt\'> U	bottom:solid black 1.0pt; mso-border-bottom-alt:solid black .75pt;padding:0cm 3.5pt 0cm 3.5pt\'> 0,008 8	bottom:solid black 1.0pt;border-right:solid black 1.0pt; mso-border-bottom-alt:solid black .75pt;mso-border-right-alt:solid black .75pt; padding:0cm 3.5pt 0cm 3.5pt\'> 2 72

 

Neutronenbremsung 2: Bremsvermögen und Bremskoeffizienten einiger Moderatormaterialien.

bottom-alt:solid black .75pt;padding:0cm 3.5pt 0cm 3.5pt\'> Medium	bottom:solid black 1.0pt;border-right:none; mso-border-top-alt:solid black .75pt;mso-border-bottom-alt:solid black .75pt; padding:0cm 3.5pt 0cm 3.5pt\'>  [cm-1]	bottom-alt: solid black .75pt;mso-border-right-alt:solid black .75pt;padding:0cm 3.5pt 0cm 3.5pt\'>
H2O	1,5	74
D2O	0,2	10 000
Be	0,16	150
bottom:solid black 1.0pt;border-right:none; mso-border-left-alt:solid black .75pt;mso-border-bottom-alt:solid black .75pt; padding:0cm 3.5pt 0cm 3.5pt\'> C	bottom: solid black 1.0pt;mso-border-bottom-alt:solid black .75pt;padding:0cm 3.5pt 0cm 3.5pt\'> 0,06	bottom:solid black 1.0pt;border-right:solid black 1.0pt; mso-border-bottom-alt:solid black .75pt;mso-border-right-alt:solid black .75pt; padding:0cm 3.5pt 0cm 3.5pt\'> 200