fbpx
วิกิพีเดีย

ตัวหน่วงนิวตรอน

ใน วิศวกรรมนิวเคลียร์ ตัวหน่วงนิวตรอน (อังกฤษ: neutron moderator) เป็นตัวกลางที่ช่วยลดความเร็วของ นิวตรอนเร็ว โดยเปลี่ยนพวกมันให้เป็น นิวตรอนความร้อน ที่สามารถสร้างความยั่งยืนให้กับ ปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ ที่ใช้ ยูเรเนียม-235 หรือ นิวไคลด์ อื่นที่ทำ ฟิชชัน ได้ที่คล้ายกัน

ตัวหน่วงที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ น้ำปกติ (เบา) (ใช้ประมาณ 75% ของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ของโลก) แท่ง แกรไฟต์ (20% ของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์) และ น้ำหนัก (5% ของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์)เบริลเลียม ก็ได้ถูกนำมาใช้ในรูปแบบเพื่อการทดลองบางอย่าง และพวก ไฮโดรคาร์บอน ก็ได้รับการแนะนำว่ามีความเป็นไปได้อีกตัวหนึ่ง

เรียงตามเครื่องปฏิกรณ์ พลังงานนิวเคลียร์ ที่กำลังใช้งานอยู่ในปัจจุบัน
ตัวหน่วง จำนวนปฏิกรณ์ ประเภทการออกแบบ ประเทศ
ไม่ใช้ (เร็ว) 1 BN-600 รัสเซีย (1)
แกรไฟต์ 29 เครื่องปฏิกรณ์ระบายความร้อนด้วยก๊าซแบบก้าวหน้า(AGR), Magnox, RBMK สหราชอาณาจักร (18), รัสเซีย (11)
น้ำหนัก 29 CANDU PHWR แคนาดา (17), เกาหลีใต้ (4), โรมาเนีย (2),
จีน (2), อินเดีย (18), อาร์เจนตินา, ปากีสถาน
น้ำเบา 359 เครื่องปฏิกรณ์น้ำความดัน(PWR), เครื่องปฏิกรณ์น้ำเดือด(BWR) 27 ประเทศ

การหน่วง

นิวตรอนจะยึดเหนี่ยวตามปกติอยู่กับ นิวเคลียสของอะตอม และไม่ได้มีอยู่ฟรีอย่างอิสระได้นานในธรรมชาติ นิวตรอน ที่ไม่ถูกยึดเหนี่ยวจะมี ครึ่งชีวิต เพียงประมาณ 10 นาที การปลดปล่อยนิวตรอนจากนิวเคลียสต้องการพลังงานที่มากกว่า พลังงานยึดเหนี่ยว ของนิวตรอน ซึ่งโดยปกติจะเท่ากับ 7-9 MeV สำหรับ ไอโซโทป ส่วนมาก แหล่งกำเนิดนิวตรอน จะสร้างนิวตรอนอิสระโดยปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่หลากหลาย รวมทั้ง นิวเคลียร์ฟิชชัน และ นิวเคลียร์ฟิวชัน ไม่ว่าแหล่งกำเนิดของนิวตรอนจะเป็นอย่างไร พวกมันจะถูกปลดปล่อยออกมาพร้อมกับพลังงานหลาย MeV

เนื่องจาก พลังงานจลน์   สามารถเกี่ยวข้องกับ อุณหภูมิ ผ่านทางสมการ:

 

ลักษณะสมบัติที่เป็น อุณหภูมิ ของนิวตรอนที่มีพลังงานหลาย ๆ MeV จะมีอุณหภูมิหลายสิบล้านองศา เซลเซียส

การหน่วงเป็นกระบวนการของการลดลงของพลังงานจลน์สูงช่วงเริ่มต้นของนิวตรอนอิสระ เนื่องจากพลังงานจะถูกอนุรักษ์ การลดลงของพลังงานจลน์ของนิวตรอนนี้จะเกิดขึ้นโดยการโอนพลังงานไปยังวัสดุที่เรียกว่าตัวหน่วง ตัวหน่วงยังเป็นที่รู้จักกันในนาม ตัวชะลอนิวตรอน เนื่องจากที่มาพร้อมกับการลดลงของพลังงานก็คือการลดความเร็วนั่นเอง

ความน่าจะเป็นของการกระเจิงของนิวตรอนตัวหนึ่งจากนิวเคลียสจะถูกกำหนดโดยภาคตัดขวางการกระเจิง คู่แรกของการชนที่มีตัวหน่วงอาจจะมีพลังงานสูงเพียงพอที่จะกระตุ้นนิวเคลียสของตัวหน่วง การปะทะกันดังกล่าวเป็นการชนแบบไม่ยืดหยุ่น เนื่องจากบางส่วนของพลังงานจลน์จะถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานศักย์โดยการกระตุ้นบางส่วนของเสรีภาพภภายในของนิวเคลียสเพื่อที่จะสร้างสภาวะกระตุ้น (อังกฤษ: excited state) ในขณะที่พลังงานของนิวตรอนลดลง การชนกลายเป็นแบบยืดหยุ่นเสียส่วนใหญ่ นั่นคือพลังงานจลน์และโมเมนตัมรวมของระบบ (ของนิวตรอนและของนิวเคลียส) ถูกอนุรักษ์ (พลังงานจลน์รวม=โมเมนตัมรวม)

ถ้ากำหนดให้เป็นคณิตศาสตร์ของการชนแบบยืดหยุ่น เนื่องจากนิวตรอนมีน้ำหนักเบามากเมื่อเทียบกับนิวเคลียสส่วนใหญ่ วิธีที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในการกำจัดพลังงานจลน์ออกจากนิวตรอนก็คือโดยการเลือกนิวเคลียสหน่วงที่มีมวลใกล้เคียงกัน

 
การปะทะกันแบบยืดหยุ่นของมวลที่เท่ากัน

การชนของนิวตรอนตัวหนึ่งที่มีมวล = 1 กับนิวเคลียส 1H (โปรตอน) อาจทำให้นิวตรอนสูญเสียเกือบทั้งหมดของพลังงานในการประสานงาเพียงครั้งเดียว โดยทั่วไปอย่างมาก มันจำเป็นต้องคำนึงถึงทั้งการชนแบบเฉียงและการชนแบบประสานงา การลดลงแบบลอการิทึมเฉลี่ยของพลังงานนิวตรอนต่อการชนกันหนึ่งครั้ง   ขึ้นอยู่กับมวลของอะตอม   ของนิวเคลียสเท่านั้นและจะถูกกำหนดโดย:

 .

สมการนี้สามารถประมาณออกมาให้อยู่ในรูปแบบที่ง่ายมากคือ  .[โปรดขยายความ] จากสมการนี้เราสามารถลบด้วย   จำนวนที่คาดหวังของการชนกันของนิวตรอนที่มีนิวเคลียสตามประเภทที่กำหนดให้ที่จะต้องลดพลังงานจลน์ของนิวตรอนจาก   เป็น  

 .
 
ในระบบที่อยู่ในความสมดุลความร้อน นิวตรอน (สีแดง) ถูกกระเจิงแบบยืดหยุ่นโดยตัวหน่วงแบบสมมุติของนิวเคลียสไฮโดรเจนอิสระ (สีน้ำเงิน) เป็นการประสบกับการเคลื่อนที่ที่กระตุ้นด้วยความร้อน พลังงานจลน์จะถูกเคลื่อนย้ายไประหว่างอนุภาคด้วยกัน เนื่องจากนิวตรอนมีมวลเท่ากับโปรตอนและไม่มีการดูดซับ การกระจายความเร็วของทั้งสองชนิดของอนุภาคจะถูกอธิบายไว้อย่างดีโดยการกระจายแบบแมกส์เวลล์-โบลส์แมนน์

ตัวเลือกสำหรับวัสดุตัวหน่วง

 

อ้างอิง

  1. Miller, Jr., George Tyler (2002). Living in the Environment: Principles, Connections, and Solutions (12th Edition). Belmont: The Thomson Corporation. p. 345. ISBN 0-534-37697-5.
  2. Stacey., Weston M (2007). Nuclear reactor physics. Wiley-VCH. pp. 29–31. ISBN 3-527-40679-4.
  3. Dobrzynski, L.; K. Blinowski (1994). Neutrons and Solid State Physics. Ellis Horwood Limited. ISBN 0-13-617192-3.
  4. Dobrzynski, L.; K. Blinowski (1994). Neutrons and Solid State Physics. Ellis Horwood Limited. ISBN 0-13-617192-3

วหน, วงน, วตรอน, ใน, ศวกรรมน, วเคล, ยร, งกฤษ, neutron, moderator, เป, นต, วกลางท, วยลดความเร, วของ, วตรอนเร, โดยเปล, ยนพวกม, นให, เป, วตรอนความร, อน, สามารถสร, างความย, งย, นให, ปฏ, ยาล, กโซ, วเคล, ยร, ใช, เรเน, ยม, หร, วไคลด, นท, ทำ, ชช, ได, คล, ายก, นต, วหน,. in wiswkrrmniwekhliyr twhnwngniwtrxn xngkvs neutron moderator epntwklangthichwyldkhwamerwkhxng niwtrxnerw odyepliynphwkmnihepn niwtrxnkhwamrxn thisamarthsrangkhwamyngyunihkb ptikiriyalukosniwekhliyr thiich yuereniym 235 hrux niwikhld xunthitha fichchn idthikhlaykntwhnwngthiichknthwip idaek napkti eba ichpraman 75 khxngekhruxngptikrnniwekhliyrkhxngolk aethng aekrift 20 khxngekhruxngptikrnniwekhliyr aela nahnk 5 khxngekhruxngptikrnniwekhliyr 1 ebrileliym kidthuknamaichinrupaebbephuxkarthdlxngbangxyang aelaphwk ihodrkharbxn kidrbkaraenanawamikhwamepnipidxiktwhnung eriyngtamekhruxngptikrn phlngnganniwekhliyr thikalngichnganxyuinpccubn twhnwng canwnptikrn praephthkarxxkaebb praethsimich erw 1 BN 600 rsesiy 1 aekrift 29 ekhruxngptikrnrabaykhwamrxndwykasaebbkawhna AGR Magnox RBMK shrachxanackr 18 rsesiy 11 nahnk 29 CANDU PHWR aekhnada 17 ekahliit 4 ormaeniy 2 cin 2 xinediy 18 xarecntina pakisthannaeba 359 ekhruxngptikrnnakhwamdn PWR ekhruxngptikrnnaeduxd BWR 27 praethskarhnwng aekikhniwtrxncayudehniywtampktixyukb niwekhliyskhxngxatxm aelaimidmixyufrixyangxisraidnaninthrrmchati niwtrxn thiimthukyudehniywcami khrungchiwit ephiyngpraman 10 nathi karpldplxyniwtrxncakniwekhliystxngkarphlngnganthimakkwa phlngnganyudehniyw khxngniwtrxn sungodypkticaethakb 7 9 MeV sahrb ixosothp swnmak aehlngkaenidniwtrxn casrangniwtrxnxisraodyptikiriyaniwekhliyrthihlakhlay rwmthng niwekhliyrfichchn aela niwekhliyrfiwchn imwaaehlngkaenidkhxngniwtrxncaepnxyangir phwkmncathukpldplxyxxkmaphrxmkbphlngnganhlay MeVenuxngcak phlngngancln E displaystyle E samarthekiywkhxngkb xunhphumi phanthangsmkar E 1 2 m v 2 3 2 k B T displaystyle E frac 1 2 mv 2 frac 3 2 k B T lksnasmbtithiepn xunhphumi khxngniwtrxnthimiphlngnganhlay MeV camixunhphumihlaysiblanxngsa eslesiyskarhnwngepnkrabwnkarkhxngkarldlngkhxngphlngnganclnsungchwngerimtnkhxngniwtrxnxisra enuxngcakphlngngancathukxnurks karldlngkhxngphlngnganclnkhxngniwtrxnnicaekidkhunodykaroxnphlngnganipyngwsduthieriykwatwhnwng twhnwngyngepnthiruckkninnam twchalxniwtrxn enuxngcakthimaphrxmkbkarldlngkhxngphlngngankkhuxkarldkhwamerwnnexngkhwamnacaepnkhxngkarkraecingkhxngniwtrxntwhnungcakniwekhliyscathukkahndodyphakhtdkhwangkarkraecing khuaerkkhxngkarchnthimitwhnwngxaccamiphlngngansungephiyngphxthicakratunniwekhliyskhxngtwhnwng karpathakndngklawepnkarchnaebbimyudhyun enuxngcakbangswnkhxngphlngnganclncathukepliynepnphlngnganskyodykarkratunbangswnkhxngesriphaphphphayinkhxngniwekhliysephuxthicasrangsphawakratun xngkvs excited state inkhnathiphlngngankhxngniwtrxnldlng karchnklayepnaebbyudhyunesiyswnihy nnkhuxphlngnganclnaelaomemntmrwmkhxngrabb khxngniwtrxnaelakhxngniwekhliys thukxnurks phlngnganclnrwm omemntmrwm thakahndihepnkhnitsastrkhxngkarchnaebbyudhyun enuxngcakniwtrxnminahnkebamakemuxethiybkbniwekhliysswnihy withithimiprasiththiphaphmakthisudinkarkacdphlngnganclnxxkcakniwtrxnkkhuxodykareluxkniwekhliyshnwngthimimwliklekhiyngkn karpathaknaebbyudhyunkhxngmwlthiethakn karchnkhxngniwtrxntwhnungthimimwl 1 kbniwekhliys 1H oprtxn xacthaihniwtrxnsuyesiyekuxbthnghmdkhxngphlngnganinkarprasanngaephiyngkhrngediyw odythwipxyangmak mncaepntxngkhanungthungthngkarchnaebbechiyngaelakarchnaebbprasannga karldlngaebblxkarithumechliykhxngphlngnganniwtrxntxkarchnknhnungkhrng 3 displaystyle xi khunxyukbmwlkhxngxatxm A displaystyle A khxngniwekhliysethannaelacathukkahndody 3 ln E 0 E 1 A 1 2 2 A ln A 1 A 1 displaystyle xi ln frac E 0 E 1 frac A 1 2 2A ln left frac A 1 A 1 right 2 smkarnisamarthpramanxxkmaihxyuinrupaebbthingaymakkhux 3 2 A 1 displaystyle xi simeq frac 2 A 1 oprdkhyaykhwam 3 caksmkarnierasamarthlbdwy n displaystyle n canwnthikhadhwngkhxngkarchnknkhxngniwtrxnthiminiwekhliystampraephththikahndihthicatxngldphlngnganclnkhxngniwtrxncak E 0 displaystyle E 0 epn E 1 displaystyle E 1 n 1 3 ln E 0 ln E 1 displaystyle n frac 1 xi ln E 0 ln E 1 4 inrabbthixyuinkhwamsmdulkhwamrxn niwtrxn siaedng thukkraecingaebbyudhyunodytwhnwngaebbsmmutikhxngniwekhliysihodrecnxisra sinaengin epnkarprasbkbkarekhluxnthithikratundwykhwamrxn phlngnganclncathukekhluxnyayiprahwangxnuphakhdwykn enuxngcakniwtrxnmimwlethakboprtxnaelaimmikardudsb karkracaykhwamerwkhxngthngsxngchnidkhxngxnuphakhcathukxthibayiwxyangdiodykarkracayaebbaemksewll oblsaemnn tweluxksahrbwsdutwhnwng aekikh xangxing aekikh Miller Jr George Tyler 2002 Living in the Environment Principles Connections and Solutions 12th Edition Belmont The Thomson Corporation p 345 ISBN 0 534 37697 5 Stacey Weston M 2007 Nuclear reactor physics Wiley VCH pp 29 31 ISBN 3 527 40679 4 Dobrzynski L K Blinowski 1994 Neutrons and Solid State Physics Ellis Horwood Limited ISBN 0 13 617192 3 Dobrzynski L K Blinowski 1994 Neutrons and Solid State Physics Ellis Horwood Limited ISBN 0 13 617192 3ekhathungcak https th wikipedia org w index php title twhnwngniwtrxn amp oldid 6341705, wikipedia, วิกิ หนังสือ, หนังสือ, ห้องสมุด,

บทความ

, อ่าน, ดาวน์โหลด, ฟรี, ดาวน์โหลดฟรี, mp3, วิดีโอ, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, รูปภาพ, เพลง, เพลง, หนัง, หนังสือ, เกม, เกม