[科普中国]-中子吸收剂

中子吸收

中子吸收亦称 “中子俘获”。指的是在核反应堆中，中子在与原子核相互碰撞后，被核所吸收并发出γ射线的过程。在有些情况下亦会导致核的β衰变或裂变。中子吸收包括（n，γ），（n，α），（n，p）以及核裂变反应。

在核反应堆中，中子吸收起着重要的控制作用。为了控制链式反应的速率在一个预定的水平上，需用吸收中子的材料做成吸收棒，来吸收过多的中子。控制棒用来补偿燃料消耗和调节反应速率；安全棒用来快速停止链式反应。吸收体材料一般是硼、碳化硼、镉、银铟镉等。2

吸收材料比较有效的中子吸收剂包括： 硼、镉、铪。硼不仅中子吸收截面高，而且吸收中子的能量范围较宽，一般以碳化硼或硼钢作为控制材料；镉的热中子吸收截面比硼高，但是对超热中子的吸收截面小，一般制成银铟镉合金用于水冷堆；铪不仅对热中子和超热中子都有高的吸收截面，而且是长寿命的中子吸收体，特别适于水冷堆。但铪非常稀缺、昂贵，因而使用受到限制。

如果用于封闭反应堆，需要掺入大量的镉盐或者硼酸，用于吸收熔化后的核燃料中的中子。这些核燃料仍在裂变，只是会逐渐进入亚临界，掺入中子吸收剂有助于降低链式反应，使熔毁的堆芯放射性水平降低，并且发热量降低，易于处理。

硼酸吸收剂硼酸是一种大中子吸收截面的物质，在反应堆中主要是用来调节反应性用的，加入适量的硼酸可以降低反应性。

天然硼元素有两种稳定同位素,即(10)B 和~11)B,丰度分别为19．78%和80．22%。(10)B 具有对中子高吸收的独特特性，自然丰度的硼的对热中子的吸收截面接近于750巴，而(11)B 仅为 0．005巴，因此(10)B 对热中子的吸收截面是自然丰度硼的5倍还多，是石墨的20多倍。是传统防护材料混凝土的 500多倍。

也就是说，硼-10同位素是高效的热中子吸收剂。因此在核电站中它是安全和控制系统中所不可缺少的。特殊级（SQ）硼酸用于核工业，具有硼-10高比例特性。因此硼酸是可以终止核反应用的，吸收中子，再速凝水泥封堵，以后此地方圆多少公里为无人区，不再住人。

正是由于~(10)B 同位素的这种特性,使得~(10)B 同位素的相关产品广泛应用到了军用防护、核武器及核工业等军事领域。