En ingeniería nuclear , un neutrón rápido es un neutrón emitido inmediatamente ( emisión de neutrones ) por un evento de fisión nuclear , a diferencia de una desintegración de neutrones retardada que puede ocurrir dentro del mismo contexto, emitida después de la desintegración beta de uno de los productos de fisión en cualquier momento de un unos milisegundos a unos minutos más tarde.
Neutrones rápidos emergen de la fisión de un inestable fisionable o fisionable núcleo pesado de forma casi instantánea. Existen diferentes definiciones de cuánto tiempo tarda en emerger un neutrón rápido. Por ejemplo, el Departamento de Energía de los Estados Unidos define un neutrón rápido como un neutrón que nace de la fisión entre 10 y 13 segundos después del evento de fisión. [1] La Comisión Reguladora Nuclear de EE. UU. Define un neutrón rápido como un neutrón que emerge de la fisión en 10-14 segundos. [2] Esta emisión está controlada por la fuerza nuclear.y es extremadamente rápido. Por el contrario, los llamados neutrones retardados se retrasan por el retardo de tiempo asociado con la desintegración beta (mediada por la fuerza débil ) al nucleido precursor excitado, después de lo cual la emisión de neutrones ocurre en una escala de tiempo rápida (es decir, casi inmediatamente).
Usando el uranio-235 como ejemplo, este núcleo absorbe un neutrón térmico , y los productos de masa inmediatos de un evento de fisión son dos grandes fragmentos de fisión, que son remanentes del núcleo de uranio-236 formado. Estos fragmentos emiten dos o tres neutrones libres (2,5 de media), llamados prontas neutrones. Un fragmento de fisión posterior ocasionalmente se somete a una etapa de desintegración radiactiva que produce un neutrón adicional, llamado neutrón retardado . Estos fragmentos de fisión emisores de neutrones se denominan átomos precursores de neutrones retardados .
Los neutrones retardados están asociados con la desintegración beta de los productos de fisión. Después de la rápida emisión de neutrones de fisión, los fragmentos residuales todavía son ricos en neutrones y experimentan una cadena de desintegración beta. Cuanto más rico en neutrones es el fragmento, más enérgica y rápida es la desintegración beta. En algunos casos, la energía disponible en la desintegración beta es lo suficientemente alta como para dejar el núcleo residual en un estado tan excitado que se produce una emisión de neutrones en lugar de una emisión gamma .
La desviación estándar de la distribución de energía cinética final en función de la masa de los fragmentos finales de la fisión de baja energía del uranio 234 y el uranio 236, presenta un pico alrededor de la región de masas de fragmentos ligeros y otro en la región de masas de fragmentos pesados. La simulación por el método de Monte Carlo de estos experimentos sugiere que esos picos son producidos por una rápida emisión de neutrones. [5] [6] [7] [8] Este efecto de la emisión rápida de neutrones no proporciona una masa primaria ni una distribución cinética que es importante para estudiar la dinámica de fisión desde el punto de asiento hasta el punto de escisión.
Si un reactor nuclear fuera rápidamente crítico , incluso muy levemente, la cantidad de neutrones y la producción de energía aumentarían exponencialmente a un ritmo elevado. El tiempo de respuesta de los sistemas mecánicos, como las barras de control, es demasiado lento para moderar este tipo de sobretensión. El control del aumento de potencia se dejaría entonces a sus factores intrínsecos de estabilidad física, como la dilatación térmica del núcleo o el aumento de la absorción de resonancia de neutrones, que generalmente tienden a disminuir la reactividad del reactor cuando aumenta la temperatura; pero el reactor correría el riesgo de resultar dañado o destruido por el calor.