Источники нейтронов. 
Ядерная физика

Основным способом получения свободных нейтронов являются ядерные реакции.1 Как правило, образующиеся нейтроны — быстрые и могут использоваться сразу или после предварительного замедления. Однако нейтроны, как и прочие электрически нейтральные частицы, нельзя ускорять (а также фокусировать магнитными полями). Источники нейтронов можно разделить на три группы: 1) источники, в которых нейтроны создаются излучением радионуклидов; 2) источники, в которых они создаются частицами, вылетающими из ускорителей; 3) ядерные реакторы.

Известно несколько природных и искусственных аи у-излучателей, комбинация которых с подходящими материалами даст удобные нейтронные источники. В (а, /?)-источниках а-частицы, испускаемые радионуклидом, направляют на мишень из материала с малым порядковым номером: Li, Be, В, F… Изза малой проникающей способности а-частиц вещество мишени должно быть смешано с а-излучателем.^[1][2] Смесь заключается в герметичную ампулу, через стенки которой нейтроны проникают свободно.

Реакция ⁹Вс (а, л)^{, 2}С превосходит все остальные по выходу нейтронов и поэтому была и остается наиболее популярной. В качестве источника а-частиц могут использоваться ²²⁶Ra, ^2|0Ро, ²³⁹Pu и т. п. Радий-бериллиевый и плутоний— бериллиевый источники имеют неограниченный срок службы, так как периоды полураспада соответствующих радионуклидов измеряются тысячами лег.

В радий-бериллиевом источнике а-частицы испускаются не только при распаде ²²⁶Ra, но и при распаде дочерних а-радиоактивных ядер. Поэтому, если вначале такой источник содержит только радий, но мере накопления продуктов распада интенсивность потока нейтронов возрастает в несколько раз, достигая максимального значения при установлении векового равновесия. Способность к образованию нейтронов у продуктов распада тем выше, чем выше энергия испускаемых ими а-частиц (т.е. чем меньше период полураспада).

Общий недостаток всех (а, л)-источников — большой разброс по энергиям нейтронов. Относительно монохроматические ней фоны с энергией от 0,1 до 1 МэВ получают облучением у-квантами D₂0 или бериллия: d (y, п) р, ⁹Ве (у, п)2а. Сами у-кванты образуются при распаде таких радионуклидов, как ²⁴Na, ^8XY, ¹⁴⁰La и др. Выход нейтронов, т. е. число нейфонов, приходящееся на один акт распада, в (у, /7)-источниках на два-три порядка ниже, чем в (а, /7)-источниках. Другим их недостатком является высокий фон у-излучения.

Более мощные источники нейтронов самых разнообразных энергий можно получить, используя ускорители заряженных частиц: протонов, дейтронов, ядер гелия и т. д.: нейтроны образуются при бомбардировке почти любого элемента. При этом могут быть получены относительно монохроматические нейтроны, так как при заданной энергии налетающих частиц энергия нейфона однозначно определяегся энергией реакции Q и углом вылета нейтрона по отношению к направлению пучка заряженных частиц.^[3]

В качестве источников моноэнергетических нейтронов с энергиями от 0,03 до 3 МэВ чаще всего используют эндотермические реакции ⁷Li (/э, д)⁷Ве (Q = -1,646 МэВ) и ³Н (р, н)³Не (Q = -0,735 МэВ). С помощью экзотермической реакции ³Н (</, /7)⁴Не можно получать нейтроны с энергией -14 МэВ. Все это — реакции, осуществимые с использованием элекфостатического генератора или циклофона. Вообще максимально доступная энергия нейтронов определяется возможностями ускорителя заряженных частиц.

Наиболее мощным источником нейфонов является ядерный реактор. Спекф реакторных нейфонов не монохроматический, а заполняет широкую непрерывную область энергий (рис. 13.3). Однако суммарная интенсивность потока настолько велика, что с помощью монохроматора² из него можно выделять довольно мощные пучки нейтронов с высокой степенью монохроматичности.

• [1] Источниками нейтронов могут также служить некоторые спонтанно делящиеся ядра с высоким выходом деления и относительно небольшим периодом полураспада, например 2,2Cf (Тщ = 2,6 гола).
• [2] Исключение — источник RaBel’a (чистое вещество).
• [3] Для конкретного выходного канала реакции. ' Это может быть, например, времяпролетный монохроматор: два диска со щелями, насаженные наобщую ось. Диски сделаны из материала, поглощающего нейтроны, н приводятся во вращение вокругосп. В результате из всех нейтронов, летящих параллельно оси, отбираются только тс, которые имеютопределенную скорость v = Hi, т. е. пролетели расстояние / между дисками за время / = <�рко, где //> -угол между щелями, ю — скорость вращения дисков.