BoriumCarbide (B4C)is het voorkeursmateriaal voor toepassingen voor nucleaire stralingsabsorptie omdat het een hoge concentratie booratomen bevat en kan functioneren als neutronenabsorbeerder en detector in kernreactoren.Het metalloïde boor dat in keramiek B4C wordt aangetroffen, heeft veel isotopen, wat betekent dat elk atoom hetzelfde aantal protonen heeft, maar een uniek aantal neutronen.Vanwege de lage prijs, hittebestendigheid, gebrek aan productie van radio-isotopen en het vermogen om te beschermen tegen straling, is B4C-keramiek ook een uitstekende keuze voor afschermingsmateriaal in de nucleaire industrie..
Boriumcarbide is een belangrijk materiaal voor de nucleaire industrie vanwege de hoge neutronenabsorptiedoorsnede (760 schuren bij een neutronensnelheid van 2200 m/sec). De B10-isotoop in boor heeft een grotere doorsnede (3800 schuren).
Het atoomnummer 5 van het chemische element boor geeft aan dat het 5 protonen en 5 elektronen in zijn atomaire structuur heeft. B is het chemische symbool voor boor. Natuurlijk boor bestaat hoofdzakelijk uit twee stabiele isotopen, 11B (80,1%) en 10B (19,9%). De absorptiedoorsnede voor thermische neutronen in isotoop 11B is 0,005 barn (voor een neutron van 0,025 eV). De meeste (n, alfa) reacties van thermische neutronen zijn 10B (n, alfa) 7Li-reacties vergezeld van gamma-emissie van 0,48 MeV. Bovendien heeft isotoop 10B een hoge (n, alfa) reactiedoorsnede over het gehele neutronenenergiespectrum. De doorsneden van de meeste andere elementen worden bij hoge energieën erg klein, zoals in het geval van cadmium. De doorsnede van 10B neemt monotoon af met de energie.
De grote kernabsorptiedoorsnede fungeert als een groot net wanneer een vrij neutron geproduceerd door kernsplijting een interactie aangaat met boor-10. Hierdoor is de kans aanzienlijk groter dat boor-10 wordt geraakt dan andere atomen.
Deze botsing produceert een voornamelijk onstabiele isotoop van Boron-11, die uiteenvalt in:
een heliumatoom zonder elektronen, of een alfadeeltje.
een lithium-7-atoom
Gammastraling
Lood of andere zware materialen kunnen worden gebruikt om afscherming te bieden die energie sneller absorbeert.
Dankzij deze eigenschappen kan boor-10 worden gebruikt als regulator (neurongif) in kernreactoren, zowel in vaste vorm (boorcarbide) als in vloeibare vorm (boorzuur). Indien nodig wordt boor-10 ingebracht om het vrijkomen van neuronen, veroorzaakt door de splijting van uranium-325, te stoppen. Dit neutraliseert de kettingreactie.
