BoroCarburo (B4C)è il materiale preferito per le applicazioni di assorbimento delle radiazioni nucleari perché contiene un'alta concentrazione di atomi di boro e può funzionare come assorbitore e rilevatore di neutroni nei reattori nucleari.Il boro metalloide presente nella ceramica B4C ha molti isotopi, il che significa che ogni atomo ha lo stesso numero di protoni ma un numero unico di neutroni.Grazie al prezzo basso, alla resistenza al calore, alla mancanza di produzione di radioisotopi e alla capacità di schermare dalle radiazioni, la ceramica B4C è anche un'ottima scelta per la schermatura dei materiali nelle industrie nucleari..
Il carburo di boro è un materiale importante per l'industria nucleare a causa della sua elevata sezione trasversale di assorbimento dei neutroni (760 barn a una velocità dei neutroni di 2200 m/sec). L'isotopo B10 del boro ha una sezione trasversale maggiore (3800 barn).
Il numero atomico 5 dell'elemento chimico boro indica che ha 5 protoni e 5 elettroni nella sua struttura atomica. B è il simbolo chimico del boro. Il boro naturale è costituito principalmente da due isotopi stabili, 11B (80,1%) e 10B (19,9%). La sezione d'urto di assorbimento per i neutroni termici nell'isotopo 11B è di 0,005 barn (per un neutrone di 0,025 eV). La maggior parte delle reazioni (n, alfa) dei neutroni termici sono reazioni 10B (n, alfa) 7Li accompagnate da emissione gamma di 0,48 MeV. Inoltre, l'isotopo 10B ha una sezione trasversale di reazione elevata (n, alfa) lungo l'intero spettro energetico dei neutroni. Le sezioni trasversali della maggior parte degli altri elementi diventano molto piccole alle alte energie, come nel caso del cadmio. La sezione trasversale di 10B diminuisce monotonicamente con l'energia.
La grande sezione trasversale di assorbimento del nucleo agisce come una grande rete quando un neutrone libero prodotto dalla fissione nucleare interagisce con il boro-10. Per questo motivo, il boro-10 ha molte più probabilità di essere colpito rispetto ad altri atomi.
Questa collisione produce un isotopo principalmente instabile di boro-11, che si frattura in:
un atomo di elio senza elettroni o una particella alfa.
un atomo di litio-7
Radiazioni gamma
È possibile utilizzare piombo o altri materiali pesanti per fornire una schermatura che assorba l'energia più rapidamente.
Queste caratteristiche consentono l'utilizzo del boro-10 come regolatore (avvelenamento dei neuroni) nei reattori nucleari, sia nella sua forma solida (carburo di boro) che liquida (acido borico). Quando necessario, viene inserito il boro-10 per fermare il rilascio di neuroni causato dalla fissione dell'uranio-325. Questo neutralizza la reazione a catena.
