2.5.2. Нейтронное излучение ядерного взрыва

При ядерном взрыве нейтроны образуются непосредственно при реакциях деления и синтеза, а также при распаде некото­рых осколков деления. Нейтроны из зоны ядерной реакции испус­каются в течение долей микросекунды и называются мгновенными. Нейтроны осколков деления испускаются в течение .несколь­ких десятков секунд после взрыва и называются запаздывающи­ми (медленными).

Количество мгновенных нейтронов определяется конструк­цией и принципом действия ядерного заряда. Можно считать, что в среднем образуется  2,3*10²⁰ нейтронов на 1 т мощности взрыва. Примерно 50—70% мгновенных нейтронов замедляются мате­риалами боеприпаса до энергий, соответствующих температуре боеприпаса (несколько тысяч электронвольт). Эти нейтроны в приземных слоях атмосферы поглощаются на расстоянии до 500 м от центра взрыва, образуя так называемую зону нейтронного обла­ка. В воздухе нормальной плотности мгновенные нейтроны су­ществуют около 0,5 с. В разреженном воздухе время существова­ния мгновенного нейтрона увеличивается обратно пропорцио­нально плотности воздуха.

Примернoe энергетическое распределение мгновенных нейтро­нов, выходящих из зоны реакции, представлено в табл. 2.4. В зависимости от кинетической энергии нейтроны подразделяются на медленные (Еп = 0 ... 0,03 МэВ), промежуточные (0,03 < Еп< 0,2 МэВ), быстрые (0,2 < Еп<20) МэВ и сверхбыстрые (Еп >20 МэВ). Медленные нейтроны в свою очередь подразделяются на холодные (Еп < 5*10³ эВ), тепловые и надтепловые. Тепловые нейтроны - это нейтроны, находящиеся в термодинамическом pавновесии с рассеивающими атомами окружающей среды. Ско­рость движения тепловых нейтронов определяется температурой среды. Наиболее вероятная скорость тепловых нейтронов при температуре 295 К составляет 2200 м/с, а соответствующая энер­гия Еп=0,025 эВ. При реакциях синтеза образуются нейтроны с анергией около 14 МэВ. Энергия запаздывающих нейтро­нов составляет 0,25—0,42 МэВ. Время действия запаздывающих нейтронов на наземные объекты с учетом подъема радиоактивного облака достигает 20 с. Доля запаздывающих нейтронов и общем нейтронном потоке увеличивается с увеличе­нием мощности взрыва. На распространение запаздывающих нейтронов так же, как и на распространение -излучения в воз­духе, значительное влияние оказывает зона разрежения ударной полны. С увеличением расстояния от центра взрыва, поток нейтронов уменьшается. Уменьшение потока нейтронов происходит вследствие взаимодействия их со средой. Взаимодействие нейтро­нов с веществом подразделяется на упругое и неупругое рассея­ние и поглощение (захват) нейтронов веществом. При упругом рассеянии нейтрон не внедряется в ядро, а отскакивает от него, отдавая ядру часть энергии (Еп₂ < Еп₁,). Ядро не возбуждается, а приобретет некоторую скорость. Это ядро и производит иониза­цию среды. При неупругом рассеянии нейтрон захватывается ядром, которое тотчас же его испускает, само возбуждается и затем переходит в основное состояние, испуская -кванты. Гамма-кванты производят ионизацию среды.

Таблица 2.4 Распределение мгновенных нейтронов по энергии

Энергия нейтронов, МэВ	Доля нейтронов, %
10 5 5 - 2 2 - 1 1 - 0,3 0,3 - 0,1 0,1 - 0.01 0,01 - 0,001	0,6 7 7 10 3,4 2 70

Поглощение (захват) нейтронов может быть:

• нерадиационным—это возможно и том случае, если изотоп не радиоактивен (устойчив), стабилен:

• радиационным — захват (наведенная ридиация) сопровождается радиоактивным излучением -, -частицы, -кванта или же протона:

В этом случае образуются радиоактивные ядра, т. е. происходит активация вещества, которая наиболее эффективно происходит под действием медленных нейтронов. Для тепловых нейтронов наиболее характерным видом взаимодействия их с веществом яв­ляется радиационный захват. Для нейтронов больших энергий при распространении их в воздухе наиболее характерно рассеяние с передачей части энергии ядрам атомов, с которыми они взаимо­действуют.

Ионизирующая способность нейтронов, как и -излучения, определяется дозой.

Доза нейтронов, так же как и доза -излучения, зависит от плотности воздуха. Изменение дозы нейтронов летом при взрывах различной мощности в зависимости от расстояния до центра взрыва показано на верхнем графике риc. 2.19, а поправочные коэффициенты для зимы и горных условий — на нижнем гра­фике.

Рис 2 .19, Зависимость дозы нейтронов от расстояния до центра взрыва

Флюенс (поток) нейтронов определяется:

— для запаздывающих нейтронов вне зоны нейтронного об­лака

где F_H измеряется в нейтр./см², R — в метрах, q — в тоннах:

— для запаздывающих нейтронов вне зоны разрежения н ударной волны