И свинец, и тяжёлая вода почти не поглощают нейтроны. Почему же в атомных реакторах для замедления быстрых нейтронов тяжёлую воду используют, а свинец — нет?
▶Посмотреть решениеСкрыть решение
Сколько энергии теряется за удар. При лобовом упругом ударе частицы массы \(m\) о покоящееся ядро массы \(M\) (по формулам задачи 2.5.3) доля переданной энергии равна
\[ \frac{\Delta E}{E} = \frac{4mM}{(m+M)^2}. \]Считаем. В тяжёлой воде нейтрон сталкивается с дейтронами, \(M \approx 2m\):
\[ \frac{\Delta E}{E} = \frac{4\cdot 2}{9} \approx 0{,}89 \quad(89\%). \]В свинце \(M \approx 207m\):
\[ \frac{\Delta E}{E} = \frac{4\cdot 207}{208^2} \approx 0{,}019 \quad(2\%). \]Вывод. Одно столкновение с дейтроном отбирает у нейтрона почти всю энергию, а со свинцом — лишь пару процентов. Чтобы замедлиться в свинце, нейтрону понадобились бы сотни соударений (и он успел бы уйти или поглотиться), тогда как в тяжёлой воде хватает единиц. Именно поэтому замедлителями служат лёгкие ядра — тяжёлая вода, графит, бериллий.