Neutronové záření

Neutronové záření je druh ionizačního záření, které se skládá z volných neutronů. Důsledkem jaderného štěpení nebo spojení, který má za následek uvolnění volných neutronů z atomů, které následně reagují s jádry dalších atomů a vytvářejí tak nové izotopy, může mít za následek vznik záření.

Zdroje

Neutrony mohou být emitovány při jaderném štěpení nebo fúzi, případně při jakýchkoliv dalších jaderných reakcích, jako např. při jaderném rozpadu nebo při reakcích vzniklých v důsledku interakcí částic (např z kosmického záření nebo v urychlovačích částic). Významné zdroje neutronů není mnoho a taková zařízení obvykle dosahují velkých rozměrů, jako například v případě jaderných reaktorů nebo urychlovačů částic. Neutronové záření bylo objeveno jako výsledek pozorovaní jader Beryllia při reakci s alfa částicemi jak se přeměňují v jádra uhlíku a produkují neutrony, Be(α, n)C. Kombinace emitoru alfa částic a izotopu s velkou pravděpodobností (α, n) reakce je stále běžným zdrojem neutronů.

Užití

Studené, teplé a horké neutrony jsou nejčastěji používány při experimentech rozptylu a ohybu pro zjištění vlastností a struktury materiálu v krystalografii, fyzice kondenzovaných látek, biologii, chemii pevných látek, materiálové vědě, geologii, mineralogii a příbuzných vědách. Neutronové záření je taktéž využíváno ve vybraných zařízeních k léčení rakovinových nádorů pro jeho pronikavé a ničivé vlastnosti u buněčné struktury. Neutrony mohou být také použity pro zobrazení průmyslových součástek nazývané neutronová radiografie při použití fólie, neutronová radioskopie při pořízení digitálních snímků a neutronová tomografie pro trojrozměrné zobrazení. Neutronové zobrazování je běžně užíváno v jaderném průmyslu, ve vesmírném a kosmickém průmyslu a stejně tak v průmyslu výbušnin.

Ionizační mechanismy a vlastnosti

Neutronové záření je často nazýváno jako nepřímé ionizační záření. To neionizuje atomy stejným způsobem jako nabité částice (protony, elektrony - excitací elektronu), protože nemají náboj. Nicméně neutronové interakce jsou vysoce ionizující, např. při absorpci neutronu dochází k emisi gama záření, které následně odstraní elektron z atomového obalu, nebo jádro poodražené po interakci s neutronem je ionizováno a způsobuje více tradičních následných ionizací i dalších atomech. Vzhledem k tomu, že neutrony jsou nenabité, tak mají větší pronikavost nežli částice alfa nebo záření beta. V některých případech mají větší pronikavost než záření gama, které je zpomaleno v atomech s vysokým atomovým číslem. V atome s malým atomovým číslem, jako je vodík, je nízkoenergetické gama záření pronikavější než neutrony o vysoké energii.

Zdravotní rizika a ochrana

V lékařské fyzice je o neutronovém záření uvažováno jako o čtvrtém radiační nebezpečí napříč dalším druhům radiace. Dále je někdy větším nebezpečím neutronového záření tzv. neutronová aktivace, což je schopnost neutronového záření vyvolat radioaktivitu u většiny látek na něž dopadá, včetně tělesné tkáně samotných pracovníků. K tomu dochází při zachycení neutronů atomovým jádrem, které se transformuje na jiný nuklid, často na radionuklid. Tento proces je důvodem pro mnoho radioaktivních materiálů uvolněných při výbuchu jaderné zbraně. Tento problém vzniká taktéž u zařízeních pro jaderné štěpení a fúzi, tím že se postupně vybavení stává radioaktivním a posléze musí být technické vybavení odstraněno a zlikvidováno jako radioaktivní odpad.