O que é seção transversal de nêutrons

Introdução

As seções cruzadas de nêutrons são alguns dos parâmetros básicos da física nuclear, definindo a probabilidade de diferentes tipos de interações entre nêutrons e núcleos atômicos. Essas seções cruzadas têm usos essenciais que vão desde o projeto de reatores nucleares até tratamentos médicos e pesquisas astrofísicas.

As seções cruzadas de nêutrons dependem da energia de um nêutron, assim como os tipos de interação que ocorrem entre ele e um núcleo: espalhamento, absorção e fissão são alguns dos tipos importantes de interações que ocorrem em diferentes aplicações.

Tipos de interações de nêutrons

• Espalhamento elástico: Os nêutrons colidem com os núcleos; não há perda de energia quando os nêutrons mudam de direção.
• Espalhamento inelástico: Alguma energia é transferida pelos nêutrons para o núcleo, excitando-o.
• Absorção: Os nêutrons são absorvidos pelo núcleo, com possível decaimento radioativo ou fissão em alguns casos.

Aplicações das seções cruzadas de nêutrons

As seções cruzadas de nêutrons são cruciais em várias aplicações. No projeto de reatores nucleares, dados precisos de seção cruzada são necessários para a operação eficiente e segura do reator. Em tratamentos médicos, como a terapia com nêutrons, interações precisas de nêutrons são usadas para atingir células cancerosas. Na astrofísica, as seções cruzadas de nêutrons contribuem para a nossa compreensão da nucleossíntese estelar e da composição das estrelas de nêutrons. Na ciência dos materiais, as técnicas de espalhamento de nêutrons são usadas para estudar as propriedades dos materiais.

Tabela de seção cruzada de nêutrons para elementos

A seção transversal de nêutrons de um elemento representa a probabilidade de um nêutron interagir com os núcleos desse elemento específico. A unidade normalmente é dada em barns, onde 1 barn = 10-2410^{-24} cm². Esse é um dos parâmetros importantes aplicados em física nuclear, reatores nucleares e blindagem contra radiação.

Aqui está uma tabela de seções cruzadas de nêutrons para alguns elementos comuns. Essa tabela inclui seções cruzadas totais, térmicas e de fissão sempre que possível:

• O hidrogênio tem uma seção transversal de nêutrons térmicos extremamente alta; por isso, tem ampla aplicação em aplicações de moderação de nêutrons, como a água em reatores.
• Urânio-235 e Plutônio-239: Materiais altamente físseis, portanto, têm aplicação tanto em reatores nucleares quanto em armas.
• O boro possui uma seção transversal de captura de nêutrons extremamente grande, o que o torna bastante útil em blindagem contra nêutrons e em hastes de controle de reatores nucleares.
• A baixa seção transversal de interação de nêutrons do chumbo e do ferro os torna bons materiais de proteção contra radiação.

• Para obter informações mais detalhadas, consulte o site da Stanford Advanced Materials (SAM).

Perguntas frequentes

O que é uma seção cruzada de nêutrons?

Uma seção cruzada de nêutrons mede a probabilidade de um nêutron interagir com um núcleo específico, medida em unidades chamadas barns.

Por que as seções cruzadas de nêutrons são importantes em reatores nucleares?

Elas determinam como os nêutrons se comportam dentro do reator e afetam a sustentabilidade da reação em cadeia e a eficiência do reator.

Como as seções cruzadas de nêutrons variam com a energia?

Diferentes interações predominam em diferentes energias de nêutrons; portanto, os valores da seção cruzada variam entre as faixas de energia.

Onde posso encontrar dados detalhados da seção cruzada de nêutrons?

Os dados completos podem ser encontrados em bancos de dados nucleares, como, por exemplo, no NNDC, e também em publicações científicas especializadas.

As seções cruzadas de nêutrons podem ser usadas em aplicações médicas?

Sim, elas desempenham um papel importante na terapia com nêutrons, que mata as células cancerosas e minimiza os danos aos tecidos saudáveis.