ما هو المقطع العرضي النيوتروني

مقدمة

المقاطع العرضية النيوترونية هي بعض البارامترات الأساسية في الفيزياء النووية، حيث تحدد احتمالية حدوث أنواع مختلفة من التفاعلات بين النيوترونات والنوى الذرية. ولهذه المقاطع العرضية استخدامات أساسية تمتد من تصميم المفاعلات النووية إلى العلاجات الطبية وأبحاث الفيزياء الفلكية.

وتعتمد المقاطع العرضية النيوترونية على طاقة النيوترون، وكذلك أنواع التفاعلات التي تحدث بينه وبين النواة: التشتت والامتصاص والانشطار هي بعض أنواع التفاعلات المهمة التي تحدث في التطبيقات المختلفة.

أنواع تفاعلات النيوترون

• التشتت المرن: تتصادم النيوترونات مع النوى؛ ولا يحدث فقدان للطاقة عندما تغير النيوترونات اتجاهها.
• التشتت غير المرن: تنتقل بعض الطاقة بواسطة النيوترونات إلى النواة فتثيرها.
• الامتصاص: تمتص النواة النيوترونات، مع احتمال حدوث اضمحلال إشعاعي أو انشطار في بعض الحالات.

تطبيقات المقاطع العرضية النيوترونية

المقاطع العرضية النيوترونية مهمة في تطبيقات مختلفة. ففي تصميم المفاعلات النووية، تُعدّ بيانات المقاطع العرضية الدقيقة ضرورية لتشغيل المفاعل بكفاءة وأمان. وفي العلاجات الطبية، مثل العلاج بالنيوترونات، تُستخدم التفاعلات النيوترونية الدقيقة لاستهداف الخلايا السرطانية. وفي الفيزياء الفلكية، تساهم المقاطع العرضية النيوترونية في فهمنا للتركيب النووي النجمي وتكوين النجوم النيوترونية. وفي علم المواد، تُستخدم تقنيات التشتت النيوتروني لدراسة خصائص المواد.

جدول المقطع العرضي النيوتروني للعناصر

يمثّل المقطع العرضي النيوتروني لعنصر ما احتمال تفاعل نيوترون مع نوى ذلك العنصر المعيّن. وتُعطى الوحدة عادةً بالحظائر، حيث 1 حظيرة = 10-2410^{-24} سم². وهذا أحد المعايير المهمة المطبقة في الفيزياء النووية والمفاعلات النووية والوقاية من الإشعاع.

وفيما يلي جدول للمقاطع العرضية النيوترونية لبعض العناصر الشائعة. يتضمن هذا الجدول المقاطع العرضية الكلية والحرارية والانشطارية حيثما أمكن:

• يحتوي الهيدروجين على مقطع عرضي نيوتروني حراري عالٍ للغاية؛ ومن ثم، فإنه يجد استخدامًا واسعًا في تطبيقات الاعتدال النيوتروني، مثل الماء في المفاعلات.
• اليورانيوم 235 والبلوتونيوم 239: مواد شديدة الانشطار، ومن ثم تجد تطبيقاتها في كل من المفاعلات النووية والأسلحة النووية.
• ويمتلك البورون مقطعاً عرضياً كبيراً للغاية لالتقاط النيوترونات يجعله مفيداً جداً في التدريع النيوتروني وفي قضبان التحكم في المفاعلات النووية.
• كما أن المقطع العرضي المنخفض للتفاعل النيوتروني للرصاص والحديد يجعلهما مادتين جيدتين للوقاية من الإشعاع.

• لمزيد من المعلومات التفصيلية، يرجى الرجوع إلى Stanford Advanced Materials (SAM).

الأسئلة المتداولة

ما هو المقطع العرضي النيوتروني؟

يقيس المقطع العرضي النيوتروني احتمال تفاعل النيوترون مع نواة معينة، ويقاس بوحدات تسمى الحظائر.

ما أهمية المقاطع العرضية النيوترونية في المفاعلات النووية؟

إنها تحدد كيفية سلوك النيوترونات داخل المفاعل وتؤثر على استدامة التفاعل المتسلسل وكفاءة المفاعل.

كيف تختلف المقاطع العرضية النيوترونية باختلاف الطاقة؟

تسود تفاعلات مختلفة عند طاقات نيوترونية مختلفة؛ ومن ثم، تختلف قيم المقاطع العرضية باختلاف نطاقات الطاقة.

أين يمكنني العثور على بيانات تفصيلية للمقاطع العرضية النيوترونية؟

يمكن العثور على البيانات الكاملة في قواعد البيانات النووية، كما هو الحال على سبيل المثال في NNDC، وكذلك في المنشورات العلمية المتخصصة.

هل يمكن استخدام المقاطع العرضية النيوترونية في التطبيقات الطبية؟

نعم، فهي تؤدي بالفعل دوراً مهماً في العلاج بالنيوترونات، التي تقتل الخلايا السرطانية مع تقليل الضرر الذي يلحق بالأنسجة السليمة.