Каков хороший способ блокировать нейтроны и какой механизм позволяет это делать? Насколько я понимаю, полиэтилен несколько эффективен. Почему?
Будучи объемными нейтральными нейтроны лишь слабо участвуют в электромагнитных взаимодействиях, которые являются доминирующим взаимодействием для заряженных частиц.
Вместо этого рассеяние нейтронов можно рассматривать как прежде всего контактное взаимодействие с ядрами атомов на пути. Легкие атомы (и водород в частности)
что делает их намного более эффективными в снижении кинетической энергии нетепловых нейтронов на единицу площади плотности массы.
Исторически воски, вода и пластмассы были предпочтительными материалами для защиты от нейтронов, хотя бетон или утрамбованная земля дешевы и не так уж плохи.
Достигнув тепловой энергии, нейтроны получают столько кинетической энергии, сколько они теряют в среднем, и вам просто нужно подождать, пока они распадутся или захватятся.
Легирование поглотителя бором, хлором или даже гадолинием поможет быстрее улавливать термализованные нейтроны. ПВХ бесплатно дает вам хлор в вашем пластике, а бор можно легко добавить в бетон или в ряд пластиков.
Не следует упускать из виду, что для замедления, термализации и захвата нейтронов требуется много места (эта штука с контактным взаимодействием означает, что они проходят через больше материала, прежде чем взаимодействовать, чем заряженные частицы); особенно, если вам нужно получить их все. Они печально известны тем, что пробивают большое количество экранов, а расстояние — один из ваших лучших друзей, когда речь идет о защите от нейтронов.
В зависимости от скорости нейтрона можно комбинировать различные материалы для защиты от нейтронного излучения.
Схемы для распространенных материалов можно найти в брошюре ILL Neutron Data Booklet, 4-2.1 (скачать PDF, 9 МБ).
Стратегия заключается в использовании
dense material => collisions
hydrogen as moderator => makes neutrons slower
absorbers like B,B10,Cd => captures the neutron (slower ones are easy to catch)
lead and heavy concrete => shields gamma rays too
Водород в полиэтилене снижает скорость нейтронов. Полиэтилен обычно смешивают с бором, как в Borotron® .
Бор является очень хорошим поглотителем нейтронов. Затворы на линиях нейтронного пучка изготовлены из карбида бора с В10.
Кадмий также является эффективным поглотителем нейтронов, но он испускает интенсивные гамма-лучи [Motz, Phys. Откр. В 104, 1353] .
Чтобы расширить ответ dmckee, вода — отличный способ как замедлить, так и заблокировать нейтроны. Если вы проводите какие-либо домашние эксперименты с любым типом излучения, помните, что человеческое тело в основном состоит из воды, и излучение с радостью направит энергию в ВАС. Будьте очень осторожны и берегите себя. А еще лучше обратиться за помощью к квалифицированному специалисту или просто не делать этого.
Майк Флинн