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中性子による生成

中性子は標的原子核の電荷によるクーロン力を受けないので
核内に入り核反応を起こしやすい。

中性子はそのエネルギーにより

冷中性子  < 0.005 eV
熱中性子  ~ 0.025 eV
低速中性子 ~ 100 eV
中速中性子 100 eV ~ 100 keV
高速中性子 ~ 100 keV以上

に分類される。

冷中性子、熱中性子は多種の原子核に捕獲され
中性子捕獲反応ー( n, γ )反応ーを起こし
捕獲γ線を放出する。

軽元素に入射すると (n, α)反応を起こす。

高速中性子は (n, p), (n,α), (n, 2n)等の反応を起こす。
高速中性子は質量のほぼ等しい水素原子核に何回か衝突すると
エネルギーを速やかに失い、中速中性子を経て熱中性子(~0.025eV)にまで減速する。

このため、高速中性子発生源を水素を含有した水やパラフィンで囲むと
熱中性子が得られる。

中性子による原子核反応。
(n, f)反応は標的核が中性子を捕獲して核分裂を起こすことを示す。
ウランが熱中性子を捕獲して核分裂する場合、質量数の分布が非対称で140と95位の質量を持つ核に分裂する。

(n,γ)反応は元素が変化しないので無担体の放射性核種は得られないが
核反応断面積が大きいものが多く化学操作が簡単で
収率が良く、副生成物はイオン照射の時より少ない。
複数の安定同位体で構成された元素に熱中性子を照射すると
複数の核種が生成される。
例えば天然組成の水銀に熱中性子を1日照射すると
196Hg(n,γ) 197Hg(T1/2:64.14時間)、202Hg(n,γ) 203Hg(T1/2:46.61日)
によって197Hgと203Hgが生成される。

一日経過したときには、主として半減期の短い197Hgの放射能が見られるが
Ⅰヶ月後に見られる放射能の大部分は半減期の長い203Hgのものとなっている。

(n,γ)反応で生成した放射性核種がさらに(n,γ)反応することもある。

例えば、金(同位体存在度:197Au:100%)に熱中性子を照射すると
197Au(n,γ) 198Au(T1/2:2.695日)で198Auが生成するが
198Au(n,γ) 199Au(T1/2:3.139日)の核反応断面積は26000bで極めて大きいので
金ターゲットには198Auのほかに199Auが生成される。

(n,γ)反応により、24Na, 36Cl, 45Ca, 60Co, 64Cu, 65Zn, 75Se, 76As, 82Br, 110mAg, 124Sb, 134Cs, 170Tmなど
多種の放射性同位元素が生産されている。
比放射能は5×108~5×1012Bq・g-1である。

比放射能の高い線源を調整するにはホットアトムを利用する。

(n, γ)反応生成物の壊変で生じた娘核種が放射性であれば
無担体の放射性同位元素を得ることができる。
例えば
130Te(n,γ) 131Te(β-, T1/2:25.0分)→131I-, T1/2:8.021日)→131Xe(安定)
124Xe(n,γ) 125Xe(EC, T1/2:16.9時間)→125I(EC, T1/2:59.04日)→125Te(安定)
等がある。
125Iはβ-壊変せずにEC壊変するが、これは(n,γ)生成核種としては197Hg等とともに特例である。

原子炉の熱中性子で起きる軽元素の(n,p)反応、(n,α)反応を利用すると
6Li(n,α)3H, 14N(n,p)14C、32S(n,p)32P、35Cl(n,p)35Sの反応で
3H, 14C, 32P, 35Sなど重要なβ-放出核種が生産できる。
.28 2011 試験:覚え書き comment0 trackback0
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emi

Author:emi
日々、コンピューターとにらめっこしていた2010。
公の仕事に就くことを目指して教科書とにらめっこ2011,spring。
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