БорКарбид (Б4С)является предпочтительным материалом для целей поглощения ядерного излучения, поскольку он содержит высокую концентрацию атомов бора и может функционировать в качестве поглотителя и детектора нейтронов в ядерных реакторах.Металлоидный бор, содержащийся в керамике B4C, имеет множество изотопов, а это означает, что каждый атом имеет одинаковое количество протонов, но уникальное количество нейтронов.Благодаря низкой цене, термостойкости, отсутствию производства радиоизотопов и способности защищать от радиации керамика B4C также является отличным выбором в качестве защитного материала в атомной промышленности..
Карбид бора является важным материалом для атомной промышленности из-за его высокого поперечного сечения поглощения нейтронов (760 барнов при скорости нейтронов 2200 м/сек). Изотоп В10 в боре имеет большее сечение (3800 барн).
Атомный номер 5 химического элемента бора указывает на то, что в его атомной структуре имеется 5 протонов и 5 электронов. B — химический символ бора. Природный бор в основном состоит из двух стабильных изотопов: 11B (80,1%) и 10B (19,9%). Сечение поглощения тепловых нейтронов в изотопе 11В составляет 0,005 барн (для нейтрона 0,025 эВ). Большинство (n, альфа) реакций тепловых нейтронов представляют собой реакции 10B (n, альфа) 7Li, сопровождающиеся гамма-излучением с энергией 0,48 МэВ. Кроме того, изотоп 10В имеет высокое (n, альфа) сечение реакции по всему энергетическому спектру нейтрона. Сечения большинства других элементов становятся очень малыми при высоких энергиях, как в случае кадмия. Сечение 10В монотонно убывает с энергией.
Большое сечение поглощения активной зоны действует как большая сеть, когда свободный нейтрон, образующийся в результате ядерного деления, взаимодействует с бором-10. Благодаря этому вероятность поражения бора-10 значительно выше, чем других атомов.
В результате этого столкновения образуется преимущественно нестабильный изотоп Бора-11, который распадается на:
атом гелия без электронов или альфа-частица.
атом лития-7
Гамма-излучение
Свинец или другие тяжелые материалы можно использовать для обеспечения защиты, которая быстрее поглощает энергию.
Эти характеристики позволяют использовать бор-10 в качестве регулятора (нейронного яда) в ядерных реакторах как в твердой форме (карбид бора), так и в жидкой форме (борная кислота). При необходимости вводится бор-10, чтобы остановить высвобождение нейронов, вызванное делением урана-325. Это нейтрализует цепную реакцию.
