Los neutrones retardados son neutrones emitidos por productos de fisión después de algún tiempo (desde unos pocos milisegundos hasta varios minutos) después de la reacción de fisión de núcleos pesados , en contraste con los neutrones rápidos emitidos casi instantáneamente después de la fisión de un núcleo compuesto . Los neutrones retardados representan menos del 1% de los neutrones de fisión emitidos, sin embargo, a pesar de su bajo rendimiento , juegan un papel muy importante en los reactores nucleares .. Debido al gran retraso, dichos neutrones aumentan significativamente (en 2 órdenes de magnitud o más) la vida útil de los neutrones de una generación en el reactor y, por lo tanto, crean la posibilidad de controlar una reacción en cadena de fisión autosostenida [1] . Los neutrones retardados fueron descubiertos por Roberts y su equipo en 1939 [2] .
Como resultado de la fisión de núcleos pesados por los neutrones , los fragmentos de fisión se forman en un estado excitado, experimentando una desintegración β . En casos muy raros, en una cadena de tales transformaciones β − , se forma un núcleo con una energía de excitación que excede la energía de enlace de neutrones en este núcleo. Dichos núcleos pueden emitir neutrones, que se denominan retardados .
La emisión de un neutrón retardado compite con la radiación gamma , pero si el núcleo está muy sobrecargado de neutrones, es más probable que se emita un neutrón. Esto significa que los núcleos que están más cerca del comienzo de las cadenas de desintegración emiten neutrones retardados, ya que las energías de enlace de los neutrones en los núcleos son especialmente bajas allí.
El núcleo formado por la emisión de un neutrón retardado puede estar en estado fundamental o en estado excitado. En este último caso, la excitación se elimina mediante radiación gamma [1] .
El núcleo compuesto (Z,N)* [3] suele denominarse precursor de neutrones retardados, y el núcleo (Z+1,N-1) se denomina emisor de neutrones retardados.
El núcleo emisor emite un neutrón casi instantáneamente, pero con un retraso importante en relación al momento de fisión del núcleo original. El tiempo de retardo promedio coincide prácticamente con el tiempo de vida promedio del núcleo precursor.
Los neutrones retardados generalmente se dividen en varios (la mayoría de las veces 6) grupos según el tiempo de retardo . Hay alrededor de 50 núcleos precursores posibles, y los isótopos de bromo y yodo juegan un papel importante en este número . Por regla general, los neutrones son emitidos por núcleos con un número de neutrones superior a los números mágicos (50 y 82), ya que los valores de la energía de enlace media en dichos núcleos son especialmente pequeños [1] .
La energía de los neutrones retardados (alrededor de 0,5 MeV en promedio ) es varias veces menor que la energía promedio de los neutrones rápidos (alrededor de 2 MeV) [1] .
El valor que caracteriza el número de neutrones retardados en relación con los neutrones rápidos producidos durante la desintegración de un tipo dado de núcleo se denomina fracción de neutrones retardados ( β ). Este valor está completamente determinado por el núcleo en fisión y, en el rango de energía de 0,025 eV a 14 MeV, es prácticamente independiente de la energía de los neutrones que provocan la fisión. Para todos los núcleos, el valor de β es inferior al 1% [1] .
La tabla enumera las principales características de los neutrones retardados para algunos núcleos y enumera algunos de los posibles precursores para el caso de fisión de 235 U [1] [4] :
| Número de grupo | tiempo de retardo, s | Energía media, MeV | Posibles núcleos precursores | Vida media de núcleos precursores, T 1/2 , s | Fracción de neutrones retardados, β i | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 235U _ | 239 PU | 233 tu | 235U _ | 239 PU | 233 tu | ||||
| una | 54-56 | 0.25 | 87Br , 142Cs _ _ | 55.72 | 54.28 | 55 | 0.00021 | 0.000072 | 0.000224 |
| 2 | 21-23 | 0,56 | 137I , 88Br , 136Te _ _ _ | 22.72 | 23.04 | 20.57 | 0.00140 | 0.000626 | 0.000776 |
| 3 | 5-6 | 0.43 | 138I , 89Br _ _ | 6.22 | 5.60 | 5.0 | 0.00126 | 0.000444 | 0.000654 |
| cuatro | 1.9-2.3 | 0,62 | 139 I , 94 Kr , 143 Xe , 144 Xe | 2.30 | 2.13 | 2.13 | 0.00252 | 0.000685 | 0.000725 |
| 5 | 0.5-0.6 | 0.42 | Cualquier núcleo de producto de fisión de vida corta | 0,61 | 0,62 | 0,62 | 0.00074 | 0.000180 | 0.000134 |
| 6 | 0,17-0,27 | — | 0.23 | 0.26 | 0.28 | 0.00027 | 0.000093 | 0.000087 | |
| β = ∑β yo | 0.0064 | 0.0021 | 0.0026 | ||||||