BoreCarbure (B4C)est le matériau préféré pour les applications d’absorption des rayonnements nucléaires car il contient une forte concentration d’atomes de bore et peut fonctionner comme absorbeur de neutrons et détecteur dans les réacteurs nucléaires.Le bore métalloïde présent dans la céramique B4C possède de nombreux isotopes, ce qui signifie que chaque atome possède le même nombre de protons mais un nombre unique de neutrons.En raison de son faible prix, de sa résistance à la chaleur, de son absence de production de radio-isotopes et de sa capacité à protéger contre les radiations, la céramique B4C constitue également un excellent choix pour les matériaux de protection dans les industries nucléaires..
Le carbure de bore est un matériau important pour l'industrie nucléaire en raison de sa section efficace d'absorption des neutrons élevée (760 granges à une vitesse des neutrons de 2 200 m/sec). L'isotope B10 du bore a une section transversale plus grande (3 800 granges).
Le numéro atomique 5 de l’élément chimique bore indique qu’il possède 5 protons et 5 électrons dans sa structure atomique. B est le symbole chimique du bore. Le bore naturel est principalement constitué de deux isotopes stables, 11B (80,1 %) et 10B (19,9 %). La section efficace d'absorption des neutrons thermiques dans l'isotope 11B est de 0,005 grange (pour un neutron de 0,025 eV). La plupart des réactions (n, alpha) des neutrons thermiques sont des réactions 10B (n, alpha) 7Li accompagnées d'une émission gamma de 0,48 MeV. De plus, l’isotope 10B a une section efficace de réaction élevée (n, alpha) sur tout le spectre d’énergie neutronique. Les sections efficaces de la plupart des autres éléments deviennent très petites à haute énergie, comme dans le cas du cadmium. La section efficace de 10B diminue de façon monotone avec l’énergie.
La grande section efficace d'absorption du cœur agit comme un grand filet lorsqu'un neutron libre produit par la fission nucléaire interagit avec le bore-10. Pour cette raison, le bore 10 est beaucoup plus susceptible d’être touché que les autres atomes.
Cette collision produit un isotope principalement instable du bore-11, qui se fracture en :
un atome d'hélium sans électrons, ou une particule alpha.
un atome de lithium-7
Rayonnement gamma
Du plomb ou d’autres matériaux lourds peuvent être utilisés pour fournir un blindage qui absorbe l’énergie plus rapidement.
Ces caractéristiques permettent au bore-10 d’être utilisé comme régulateur (poison neuronal) dans les réacteurs nucléaires, aussi bien sous sa forme solide (carbure de bore) que liquide (acide borique). Lorsque cela est nécessaire, du bore 10 est inséré pour stopper la libération de neurones provoquée par la fission de l'uranium 325. Cela neutralise la réaction en chaîne.
