Emissão de nêutrons - Neutron emission

A emissão de nêutrons é um modo de decaimento radioativo no qual um ou mais nêutrons são ejetados de um núcleo . Ocorre nos nuclídeos mais ricos em nêutrons / deficientes em prótons e também em estados excitados de outros nuclídeos, como na emissão de fotoneutrons e na emissão de nêutrons com retardo beta. Como apenas um nêutron é perdido por este processo, o número de prótons permanece o mesmo, e um átomo não se torna um átomo de um elemento diferente, mas um isótopo diferente do mesmo elemento.

Os nêutrons também são produzidos na fissão espontânea e induzida de certos nuclídeos pesados.

Emissão espontânea de nêutrons

Como consequência do princípio de exclusão de Pauli , os núcleos com excesso de prótons ou nêutrons têm uma energia média por núcleon mais alta. Os núcleos com um excesso suficiente de nêutrons têm uma energia maior do que a combinação de um nêutron livre e um núcleo com um nêutron a menos e, portanto, podem decair por emissão de nêutrons. Os núcleos que podem decair por esse processo são descritos como situados além da linha de gotejamento de nêutrons .

Dois exemplos de isótopos que emitem nêutrons são berílio-13 (decaindo para berílio-12 com vida média 2,7 × 10 −21   s ) e hélio-5 ( hélio-4 , 7 × 10 −22  s ).

Em tabelas de modos de decaimento nuclear, a emissão de nêutrons é comumente indicada pela abreviatura n .

Emissores de nêutrons à esquerda da linha tracejada inferior (ver também: Tabela de nuclídeos )
Z  → 0 1 2
n  ↓ n   H   Ele 3 4 5
0 1 H Li Ser B 6
1 1 n 2 H 3 ele 4 Li 5 Be 6 B C 7
2 3 H 4 ele 5 Li 6 Be 7 B 8 C N 8
3 4 H 5 ele 6 Li 7 Be 8 B 9 C 10 N O 9
4 5 H 6 ele 7 Li 8 Be 9 B 10 C 12 O F 10 13
5 6 H 7 ele 8 li 9 Be 10 B 11 C 12 N 13 O 14 F Ne 11 12 Al
6 7 H 8 ele 9 Li 10 Be 11 B 12 C 13 N 14 O 15 F 16 Ne N / D Mg 19 Al 14
7 9 ele
10 Li
11 Be 12 B 13 C 14 N 15 O 16 F 17 Ne 18 Na 19 mg 20 Al Si
8 10 ele 11 Li 12 Be 13 B 14 C 15 N 16 O 17 F 18 Ne 19 Na 20 mg 21 Al 22 Si
9 12 Li 13 Be 14 B 15 C 16 N 17 O 19 Ne 20 Na 21 mg 22 Al 23 Si
10 14 Be 15 B 16 C 17 N 18 O 19 F 20 Ne 21 Na 22 mg
23 Al
24 Si
11 15 Be 16 B 17 C 18 N 19 O 20 F 21 Ne
22 Na
23 mg
24 Al
25 Si
12 16 Be 17 B 18 C 19 N 20 O 21 F 22 Ne 23 Na 24 mg 25 Al 26 Si
13 19 C 20 N 21 O 22 F 23 Ne
24 Na
25 mg
26 Al
27 Si
14 20 C 21 N 22 O 23 F 24 Ne 25 Na 26 mg 27 Al 28 Si

Emissão de nêutron duplo

Alguns isótopos ricos em nêutrons decaem pela emissão de dois ou mais nêutrons. Por exemplo, hidrogênio-5 e hélio-10 decaem pela emissão de dois nêutrons, hidrogênio-6 pela emissão de 3 ou 4 nêutrons e hidrogênio-7 pela emissão de 4 nêutrons.

Emissão de fotoneutrons

Alguns nuclídeos podem ser induzidos a ejetar um nêutron por radiação gama . Um desses nuclídeos é 9 Be ; sua fotodisintegração é significativa na astrofísica nuclear, pertencente à abundância de berílio e às consequências da instabilidade do 8 Be . Isso também torna este isótopo útil como uma fonte de nêutrons em reatores nucleares. Outro nuclídeo, 181 Ta , também é conhecido por ser facilmente capaz de fotodisintegração; acredita-se que esse processo seja responsável pela criação de 180m Ta , o único isômero nuclear primordial e o mais raro nuclídeo primordial .

Emissão de nêutrons com retardo beta

A emissão de nêutrons geralmente ocorre a partir de núcleos que estão em um estado excitado, como o 17 O * excitado produzido a partir do decaimento beta de 17 N. O próprio processo de emissão de nêutrons é controlado pela força nuclear e, portanto, é extremamente rápido, às vezes referido como "quase instantâneo". Este processo permite que átomos instáveis ​​se tornem mais estáveis. A ejeção do nêutron pode ser produto do movimento de muitos núcleons, mas é, em última análise, mediada pela ação repulsiva da força nuclear que existe a distâncias extremamente curtas entre os núcleons.

Nêutrons atrasados ​​no controle do reator

A maioria das emissões de nêutrons fora da produção imediata de nêutrons associada à fissão (induzida ou espontânea), é de isótopos pesados ​​de nêutrons produzidos como produtos de fissão . Esses nêutrons às vezes são emitidos com um atraso, o que lhes dá o nome de nêutrons atrasados , mas o atraso real em sua produção é um atraso à espera do decaimento beta dos produtos de fissão para produzir os precursores nucleares de estado excitado que imediatamente sofrem emissão imediata de nêutrons. Assim, o atraso na emissão de nêutrons não é do processo de produção de nêutrons, mas sim de seu decaimento beta precursor, que é controlado pela força fraca e, portanto, requer um tempo muito mais longo. A meia-vida do decaimento beta para os precursores dos radioisótopos emissores de nêutrons retardados é normalmente de frações de segundo a dezenas de segundos.

Não obstante, os nêutrons retardados emitidos por produtos de fissão ricos em nêutrons ajudam no controle dos reatores nucleares, fazendo com que a reatividade mude muito mais lentamente do que se fosse controlada apenas por nêutrons imediatos. Cerca de 0,65% dos nêutrons são liberados em uma reação em cadeia nuclear de forma retardada devido ao mecanismo de emissão de nêutrons, e é essa fração de nêutrons que permite que um reator nuclear seja controlado em escalas de tempo de reação humana, sem proceder a um estado crítico imediato e derretimento descontrolado.

Emissão de nêutrons na fissão

Fissão induzida

Um sinônimo para tal emissão de nêutrons é a produção de " nêutrons imediatos ", do tipo que é mais conhecido por ocorrer simultaneamente com a fissão nuclear induzida . A fissão induzida ocorre apenas quando um núcleo é bombardeado com nêutrons, raios gama ou outros portadores de energia. Muitos isótopos pesados, mais notavelmente o califórnio-252 , também emitem nêutrons imediatos entre os produtos de um processo de decaimento radioativo espontâneo semelhante, a fissão espontânea .

Fissão espontânea

A fissão espontânea acontece quando um núcleo se divide em dois (ocasionalmente três ) núcleos menores e geralmente um ou mais nêutrons.

Veja também

Referências

links externos