BorHartmetall (B4C)ist das bevorzugte Material für Anwendungen zur Absorption nuklearer Strahlung, da es eine hohe Konzentration an Boratomen enthält und als Neutronenabsorber und -detektor in Kernreaktoren fungieren kann.Das in der Keramik B4C vorkommende Halbmetall Bor hat viele Isotope, was bedeutet, dass jedes Atom die gleiche Anzahl an Protonen, aber eine einzigartige Anzahl an Neutronen hat.Aufgrund des niedrigen Preises, der Hitzebeständigkeit, der fehlenden Produktion von Radioisotopen und der Fähigkeit, Strahlung abzuschirmen, ist B4C-Keramik auch eine gute Wahl als Abschirmmaterial in der Nuklearindustrie.
Borkarbid ist aufgrund seines hohen Neutronenabsorptionsquerschnitts (760 Barns bei 2200 m/s Neutronengeschwindigkeit) ein wichtiges Material für die Nuklearindustrie. Das B10-Isotop in Bor hat einen größeren Wirkungsquerschnitt (3800 Scheunen).
Die Ordnungszahl 5 des chemischen Elements Bor gibt an, dass es in seiner Atomstruktur 5 Protonen und 5 Elektronen aufweist. B ist das chemische Symbol für Bor. Natürliches Bor besteht hauptsächlich aus zwei stabilen Isotopen, 11B (80,1 %) und 10B (19,9 %). Der Absorptionsquerschnitt für thermische Neutronen im Isotop 11B beträgt 0,005 Barn (für ein Neutron von 0,025 eV). Die meisten (n, alpha)-Reaktionen thermischer Neutronen sind 10B (n, alpha) 7Li-Reaktionen, begleitet von einer Gammaemission von 0,48 MeV. Darüber hinaus weist das Isotop 10B einen hohen (n,alpha)-Reaktionsquerschnitt entlang des gesamten Neutronenenergiespektrums auf. Die Querschnitte der meisten anderen Elemente werden bei hohen Energien sehr klein, wie im Fall von Cadmium. Der Querschnitt von 10B nimmt monoton mit der Energie ab.
Der große Kernabsorptionsquerschnitt wirkt wie ein großes Netz, wenn ein durch Kernspaltung erzeugtes freies Neutron mit Bor-10 interagiert. Aus diesem Grund ist die Wahrscheinlichkeit, dass Bor-10 getroffen wird, deutlich höher als bei anderen Atomen.
Bei dieser Kollision entsteht ein überwiegend instabiles Isotop von Bor-11, das zerfällt in:
ein Heliumatom ohne Elektronen oder ein Alphateilchen.
ein Lithium-7-Atom
Gammastrahlung
Für eine Abschirmung, die Energie schneller absorbiert, können Blei oder andere schwere Materialien verwendet werden.
Diese Eigenschaften ermöglichen die Verwendung von Bor-10 als Regulator (Neuronengift) in Kernreaktoren, sowohl in fester Form (Borcarbid) als auch in flüssiger Form (Borsäure). Bei Bedarf wird Bor-10 eingesetzt, um die Freisetzung von Neuronen zu stoppen, die durch die Spaltung von Uran-325 verursacht wird. Dadurch wird die Kettenreaktion neutralisiert.
