حاسبة مقطع الامتصاص النيوتروني

يُعدّ مقطع الامتصاص النيوتروني مفهومًا بالغ الأهمية في الفيزياء النووية، يعكس احتمالية امتصاص النواة للنيوترون. هذا المقياس محوري لفهم التفاعلات النووية، وتصميم المفاعلات، وسلوك المواد تحت الإشعاع النيوتروني.

الخلفية التاريخية

بدأ دراسة مقاطع الامتصاص النيوتروني بجدية مع ظهور الفيزياء النووية في أوائل القرن العشرين. عندما اكتشف الباحثون النيوترون وبدأوا في فهم التفاعلات النووية، أدركوا الحاجة إلى مقياس كمي لامتصاص النيوترونات للتنبؤ بسلوك النواة وتحليله.

معادلة الحساب

تُعطى صيغة حساب مقطع الامتصاص النيوتروني (σa) بواسطة:

\[ \sigma_a = \pi \lambda^2 (1 + \frac{E}{E_r}) \]

حيث:

• λ هو طول موجـة النيوترون،
• E هي طاقة النيوترون،
• Er هي طاقة الرنين.

مثال على الحساب

لنفترض أن نيوترونًا له طول موجـة قدرها 1 × 10⁻¹⁰ متر، وطاقة قدرها 1.602 × 10⁻¹³ جول، ويتفاعل مع نواة ذات طاقة رنين قدرها 2.072 × 10⁻¹³ جول. سيتم حساب مقطع الامتصاص النيوتروني كالتالي:

\[ \sigma_a = \pi (1 \times 10^{-10})^2 (1 + \frac{1.602 \times 10^{-13}}{2.072 \times 10^{-13}}) \approx 3.14 \times 10^{-20} \text{ متر مربع} \]

الأهمية وسيناريوهات الاستخدام

يُعدّ مقطع الامتصاص النيوتروني أساسيًا في الهندسة النووية، وتصميم المفاعلات، وتقييمات السلامة. يساعد في اختيار المواد للمفاعلات، وفهم سلوك الوقود، وإدارة الاقتصاد النيوتروني في قلب المفاعل.

الأسئلة الشائعة

1. ماذا يعني مقطع امتصاص نيوتروني أعلى؟

   • يشير مقطع امتصاص نيوتروني أعلى إلى احتمالية أكبر لامتصاص النواة للنيوترون، وهو أمر بالغ الأهمية للمواد المستخدمة في قضبان التحكم والواقيات النيوترونية.

2. كيف تؤثر طاقة النيوترون على مقطع امتصاصه؟

   • تؤثر طاقة النيوترون بشكل كبير على مقطع امتصاصه، خاصة بالقرب من طاقات الرنين حيث يزداد الامتصاص بشكل كبير.

3. هل يمكن استخدام مقطع الامتصاص النيوتروني للتنبؤ بسلوك المفاعل؟

   • نعم، إنه معامل رئيسي في فيزياء المفاعلات، ويؤثر على التدفق النيوتروني، وتحكم المفاعل، وكفاءة التفاعل المتسلسل.

إن فهم مقاطع الامتصاص النيوتروني ضروري للتصميم والتشغيل الآمن والفعال للمفاعلات النووية، وكذلك لتطوير مواد جديدة للتطبيقات النووية.