2o ciclo Refrigerante de reactor nuclear y neutrón

[leo_ro]

Unos de los compuestos de un reactor nuclear es el refrigerante, que no solo cumple con la función de llevar la energía térmica del calor que genera el proceso de fisión sino que también es responsable de reducir la velocidad de los neutrones de manera que interaccionen con los demás núcleos para mantener la reacción en cadena. Entonces a mayor velocidad del neutrón menor probabilidad de colisiones con los núcleos. Supongo que esto se debe a un fenómeno cuántico, sin dudas.

$\dst \lambda=\frac{h}{\left\vert{}p \right\vert{} }$

Por lo que a mayor velocidad menor longitud de onda. Pero ¿una menor longitud de onda no implicaría una mayor probabilidad de colisión? Ya que la longitud de onda sería más próxima a la "dimensión" de núcleo. Por ejemplo un neutrón que se desplace a $100 [Km/s]$ tiene una longitud de onda de $395 [pm]$. Si teoricamente la dimensión de un núcleo es de $1 [fm]$ entonces para que el neutrón tenga esa longitud de onda tendría que tener una velocidad de $3.96*{10}^{8} m/s$. Cosa imposible esa velocidad pero la cuestión es que a mayor velocidad tendría que interactuar más con el núcleo.

[arivasm]

Re: Refrigerante de reactor nuclear y neutrón

A la espera de gente con más conocimientos que los míos, señalaré un par de cosas.

La primera es que el cálculo que haces para la velocidad a partir de la ley de De Broglie es incorrecta, toda vez que usas una expresión no relativista para el momento. Deberías manejar $\dst p=\frac{mv}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}}$

La segunda es que la razón por la que los neutrones deben ser lentos tiene que ver con la sección eficaz de la interacción nuclear, que depende de la longitud de onda de De Broglie. Siendo poco rigurosos (pues también intervienen las resonancias con los niveles energéticos del núcleo) cuanto mayor es la longitud de onda de De Broglie del neutrón, mayor es la sección eficaz de la absorción y por eso aumenta con energías bajas.

[carroza]

Re: Refrigerante de reactor nuclear y neutrón

A la espera de gente con más conocimientos que los míos, señalaré un par de cosas.

La primera es que el cálculo que haces para la velocidad a partir de la ley de De Broglie es incorrecta, toda vez que usas una expresión no relativista para el momento. Deberías manejar $\dst p=\frac{mv}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}}$

La segunda es que la razón por la que los neutrones deben ser lentos tiene que ver con la sección eficaz de la interacción nuclear, que depende de la longitud de onda de De Broglie. Siendo poco rigurosos (pues también intervienen las resonancias con los niveles energéticos del núcleo) cuanto mayor es la longitud de onda de De Broglie del neutrón, mayor es la sección eficaz de la absorción y por eso aumenta con energías bajas.

Hola. Completando esta respuesta, la sección eficaz de neutrones tiene un comportamiento bastante complicado.

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Co..._absorbers.svg

Aunque en general se cumple que la sección eficaz aumenta a energías pequeñas, el comportamiento es complejo, como indica la figura. Cuando la longitud de onda de be Broglie es comparable al tamaño del núcleo (Energía cinética del orden de 1-20 MeV), hay un comportamiento con muchas resonancias. A energias inferiores, la sección eficaz de dispersión es básicamente constante, y la de absorción crece, pero hay diferencia de muchos ordenes de magnitud de unos núcleos a otros. A energías superiores, intervienen grados de libertad subnucleaures (un neutrón no es un neutrón, sino 3 quarks), y la sección eficaz disminuye.

[leo_ro]

Re: Refrigerante de reactor nuclear y neutrón

Si es un tema complejo. No quise usar el momento relativista en el análisis pero veo que es necesario. Al gráfico que adjuntaste de wikipedia no lo entiendo muy bien. Pero sería que si hacemos un gráfico absorsión=F(longitud de onda) que es lo mismo que absorsión=F(velocidad) se va incrementando hasta llegar a un máximo y luego decrece.