flujo de neutrones

El flujo de neutrones es una magnitud escalar utilizada en física nuclear y física de reactores nucleares . Es la distancia total recorrida por todos los neutrones libres por unidad de tiempo y volumen. ^{[ 1 ]} De forma equivalente, se puede definir como el número de neutrones que viajan a través de una pequeña esfera de radio${\displaystyle R}$en un intervalo de tiempo, dividido por una sección transversal máxima de la esfera (el área del disco grande ,${\displaystyle \pi R^{2}}$) y por la duración del intervalo de tiempo. ^{[ 2 ] : 82-83} La dimensión del flujo de neutrones es${\displaystyle {\mathsf {L}}^{-2}{\mathsf {T}}^{-1}}$y la unidad habitual es cm ⁻² s ^{−1 (} centímetro cuadrado recíproco por segundo recíproco ).

La fluencia de neutrones se define como el flujo de neutrones integrado durante un cierto período de tiempo. Por lo tanto, su dimensión es${\displaystyle {\mathsf {L}}^{-2}}$y su unidad habitual es cm ⁻² (centímetro cuadrado recíproco). Un término más antiguo que se usaba en lugar de cm ⁻² era "nvt" (neutrones, velocidad, tiempo). ^{[ 3 ]}

El flujo de neutrones en las estrellas de la rama gigante asintótica y en las supernovas es responsable de la mayor parte de la nucleosíntesis natural que produce elementos más pesados ​​que el hierro . En las estrellas hay un flujo de neutrones relativamente bajo del orden de 10⁵ ^a 10¹¹ ^cm⁻² s⁻¹ ^, lo que da lugar a la nucleosíntesis mediante el proceso s (proceso lento de captura de neutrones). Por el contrario, después de una supernova ^de colapso de núcleo, hay un flujo de neutrones extremadamente alto, del orden de 10³² ^cm⁻² s⁻¹ ^, [ ^{4 ] lo} que da lugar a la nucleosíntesis mediante el proceso r (proceso rápido de captura de neutrones) ^.

El flujo de neutrones atmosféricos terrestres, aparentemente proveniente de tormentas eléctricas, puede alcanzar niveles de 3·10 ⁻² a 9·10 ⁺¹ cm ⁻² s ⁻¹ . ^{[ 5 ] [ 6 ]} Sin embargo, resultados recientes ^{[ 7 ]} (considerados inválidos por los investigadores originales ^{[ 8 ]} ) obtenidos con detectores de neutrones de centelleo sin blindaje muestran una disminución en el flujo de neutrones durante las tormentas eléctricas. Investigaciones recientes parecen respaldar la generación de rayos de 10 ¹³ –10 ¹⁵ neutrones por descarga a través de procesos fotonucleares . ^{[ 9 ]}

El flujo de neutrones artificial se refiere al flujo de neutrones producido por el hombre, ya sea como subproducto de armas o de la producción de energía nuclear, o para una aplicación específica como un reactor de investigación o mediante espalación . Un flujo de neutrones se utiliza a menudo para iniciar la fisión de núcleos grandes e inestables. Uno o más neutrones adicionales pueden provocar que un núcleo se vuelva inestable, causando su desintegración (fisión) para formar productos más estables. Este efecto es esencial en los reactores de fisión y las armas nucleares .

En un reactor de fisión nuclear, el flujo de neutrones es la magnitud principal que se mide para controlar la reacción en su interior. La forma del flujo se refiere a la densidad o intensidad relativa del flujo a medida que se desplaza por el reactor. Generalmente, el flujo de neutrones más intenso se produce en el centro del núcleo del reactor, disminuyendo hacia los bordes. Cuanto mayor sea el flujo de neutrones, mayor será la probabilidad de que se produzca una reacción nuclear, ya que hay más neutrones atravesando un área por unidad de tiempo.

• radiación de neutrones
• Transporte de neutrones