핵분열이 일으킬때 중성자속도가 느려야 하는이유가 무엇인가요
핵분열을 일으킬때 중성자속도가 빨라서 이 빠르게 중성자가 치면 안되고 오히려 속도가 느려야 한다고 하던데요 그 이유가 무엇인가요
안녕하세요.
핵분열 과정에서 중성자의 속도가 낮아야 하는 이유는 핵분열 반응의 효율성과 직결되어 있습니다. 중성자의 속도가 느린 경우, 즉 열 중성자(thermal neutron) 상태에서 그들이 원자핵, 특히 우라늄-235와 같은 핵분열성 물질의 원자핵을 포획할 확률이 증가합니다.
중성자가 원자핵에 포획되는 확률(Neutron Capture Probability)은 중성자의 속도에 반비례합니다. 중성자의 운동 에너지가 낮을수록 원자핵과의 상호작용 시간이 길어지며, 이로 인해 원자핵이 중성자를 포획하고 핵분열을 일으킬 가능성이 높아집니다.
핵분열 반응의 유효 단면적(Effrective Fission Cross Section)은 중성자의 에너지가 낮을 때 최대화됩니다. 특히, 열 중성자는 핵분열을 유발하는데 가장 효과적인 에너지 범위에 있으며, 이는 핵분열 물질의 원자핵과 충돌 시 가장 높은 반응률을 보입니다.
중성자의 속도가 느릴수록 핵분열 시 방출되는 에너지를 더 효율적으로 사용할 수 있습니다. 느린 중성자는 핵분열 과정을 통해 추가 중성자를 생성하고, 이 중성자들이 다시 핵분열을 유발할 확률이 높아짐으로써 연쇄 반응을 유지하는데 필수적입니다.안녕하세요. 곽지윤 전문가입니다.
핵분열 시에 중성자는 우라늄 235와 반응하여 핵분열 반응을 하고 이 과정에서 에너지를 생성하게됩니다.
이때 중성자의 속도가 빠르면 우라늄 235가 아닌 우라늄 238과 반응을하게 됩니다.
우라늄 238가 중성자와 반응하면 핵분열하지 않고 플루토늄 239로 변환되게 됩니다. 즉 핵분열 에너지가 발생하지 않습니다.
핵분열 후 생성되는 중성자는 속도가 빠르기 때문에 이 중성자의 속도를 줄이기 위해 감속재를 넣어서 핵분열 반응이 지속적으로 일어나도록 합니다.
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감사합니다.