Nötron emisyonu

Nötron emisyonu, bir veya daha fazla nötronun bir çekirdekten fırlatıldığı bir radyoaktif bozunma modudur. En çok nötronca zengin/proton eksikliği olan nükleitlerde ve ayrıca fotonötron emisyonunda ve beta gecikmeli nötron emisyonunda olduğu gibi diğer nükleitlerin uyarılmış durumlarında oluşur. Bu süreçte sadece bir nötron kaybedildiğinden, proton sayısı değişmeden kalır ve bir atom farklı bir elementin atomu değil, aynı elementin farklı bir izotopu olur.

Nötronlar ayrıca bazı ağır çekirdeklerin kendiliğinden ve indüklenmiş fisyonunda da üretilir.

Kendiliğinden nötron emisyonu

Pauli dışlama ilkesinin bir sonucu olarak, fazla proton veya nötron içeren çekirdekler, nükleon başına daha yüksek bir ortalama enerjiye sahiptir. Yeterli nötron fazlalığına sahip çekirdekler, serbest nötron ve bir eksik nötronlu çekirdek kombinasyonundan daha büyük bir enerjiye sahiptir ve bu nedenle nötron emisyonu ile bozunabilir. Bu işlemle bozunabilen çekirdekler, nötron damlama hattının ötesinde olarak tanımlanır.

Nötron yayan iki izotop örneği, berilyum-13 (ortalama ömrü 6979270000000000000♠2.7×10⁻²¹ s s ile berilyum-12'ye bozunur) ve helyum-5'tir (helyum-4, 6978700000000000000♠7×10⁻²² s s).

Nükleer bozunma modları tablolarında, nötron emisyonu genellikle n kısaltması ile gösterilir.

Alt kesikli çizginin solundaki nötron yayıcılar (ayrıca bakınız: Nüklid tablosu)

Z →	0	1	2
n ↓	n	H	He	3	4	5
0		1H		Li	Be	B	6
1	1n	2H	3He	4Li	5Be	6B	C	7
2		3H	4He	5Li	6Be	7B	8C	N	8
3		4H	5He	6Li	7Be	8B	9C	10N	O	9
4		5H	6He	7Li	8Be	9B	10C	11N	12O	F	10			13
5		6H	7He	8Li	9Be	10B	11C	12N	13O	14F	Ne	11	12	Al
6		7H	8He	9Li	10Be	11B	12C	13N	14O	15F	16Ne	Na	Mg	19Al	14
		7	9He	10Li	11Be	12B	13C	14N	15O	16F	17Ne	18Na	19Mg	20Al	Si
		8	10He	11Li	12Be	13B	14C	15N	16O	17F	18Ne	19Na	20Mg	21Al	22Si
			9	12Li	13Be	14B	15C	16N	17O	18F	19Ne	20Na	21Mg	22Al	23Si
				10	14Be	15B	16C	17N	18O	19F	20Ne	21Na	22Mg	23Al	24Si
				11	15Be	16B	17C	18N	19O	20F	21Ne	22Na	23Mg	24Al	25Si
				12	16Be	17B	18C	19N	20O	21F	22Ne	23Na	24Mg	25Al	26Si
						13	19C	20N	21O	22F	23Ne	24Na	25Mg	26Al	27Si
						14	20C	21N	22O	23F	24Ne	25Na	26Mg	27Al	28Si

Çift nötron emisyonu

Bazı nötronca zengin izotoplar, iki veya daha fazla nötronun salınmasıyla bozulur. Örneğin, hidrojen-5 ve helyum-10, iki nötronun, hidrojen-6'nın 3 veya 4 nötronun salınmasıyla ve hidrojen-7'nin 4 nötronun yayılmasıyla bozulur.

Fotonötron emisyonu

Bazı çekirdekler, gama radyasyonu ile bir nötron çıkarması için indüklenebilir. Böyle bir çekirdek, ⁹Be'dir; Berilyum bolluğuna ve ⁸Be'nin kararsızlığının sonuçlarına ilişkin olarak, nükleer astrofizikte foto ayrışması önemlidir. Bu aynı zamanda bu izotopu nükleer reaktörlerde bir nötron kaynağı olarak yararlı kılar. Başka bir çekirdek olan ¹⁸¹Ta'nın da kolaylıkla foto-parçalanma yeteneğine sahip olduğu bilinmektedir; bu sürecin, tek ilkel nükleer izomer ve en nadir ilksel çekirdek olan ^180mTa'nın oluşumundan sorumlu olduğu düşünülmektedir.

Beta gecikmeli nötron emisyonu

Nötron emisyonu genellikle ¹⁷N'nin beta bozunmasından üretilen uyarılmış 17O* gibi uyarılmış durumda olan çekirdeklerden gerçekleşir. Nötron emisyon sürecinin kendisi nükleer kuvvet tarafından kontrol edilir ve bu nedenle son derece hızlıdır, bazen "neredeyse anlık" olarak adlandırılır. Bu süreç, kararsız atomların daha kararlı hale gelmesini sağlar. Nötronun fırlatılması, birçok nükleonun hareketinin bir ürünü olabilir, ancak nihayetinde nükleonlar arasındaki son derece kısa mesafelerde var olan nükleer kuvvetin itici etkisine aracılık eder.

Reaktör kontrolünde gecikmiş nötronlar

Fisyonla (indüklenmiş veya kendiliğinden) ilişkili acil nötron üretimi dışındaki çoğu nötron emisyonu, fisyon ürünleri olarak üretilen nötron ağırlıklı izotoplardan gelir. Bu nötronlar bazen gecikmeli olarak salınır ve onlara gecikmeli nötronlar terimini verir, ancak üretimindeki asıl gecikme, anında nötron emisyonuna maruz kalan uyarılmış durum nükleer öncüllerini üretmek için fisyon ürünlerinin beta bozunmasını bekleyen bir gecikmedir. Bu nedenle, nötron emisyonundaki gecikme, nötron üretim sürecinden değil, zayıf kuvvet tarafından kontrol edilen ve dolayısıyla çok daha uzun bir süre gerektiren öncü beta bozunmasından kaynaklanmaktadır. Öncülerin gecikmiş nötron yayıcı radyoizotoplara yönelik beta bozunması yarı ömürleri tipik olarak bir saniyeden onlarca saniyeye kadardır.

Bununla birlikte, nötronca zengin fisyon ürünleri tarafından yayılan gecikmiş nötronlar, reaktivite değişikliğini, tek başına hızlı nötronlar tarafından kontrol edilenden çok daha yavaş yaparak nükleer reaktörlerin kontrolüne yardımcı olur. Nötronların yaklaşık %0.65'i, nötron emisyon mekanizmasına bağlı olarak bir nükleer zincir reaksiyonunda gecikmeli olarak salınır ve bu nötron fraksiyonu, bir nükleer reaktörün hızlı bir kritik duruma geçmeden insan reaksiyon süresi ölçeklerinde kontrol edilmesine ve kaçak erimeye izin vermesidir.

Fisyonda nötron emisyonu

İndüklenmiş fisyon

Bu tür nötron emisyonunun eşanlamlısı, uyarılmış nükleer fisyon ile eşzamanlı olarak meydana geldiği en iyi bilinen türden "ani nötron" üretimidir. İndüklenen fisyon yalnızca bir çekirdek nötronlar, gama ışınları veya diğer enerji taşıyıcıları ile bombardımana tutulduğunda gerçekleşir. Pek çok ağır izotop, özellikle kaliforniyum-252, benzer bir kendiliğinden radyoaktif bozunma süreci olan kendiliğinden fisyonun ürünleri arasında hızlı nötronlar yayar.

Kendiliğinden fisyon

Kendiliğinden fisyon, bir çekirdek iki (bazen üç) küçük çekirdeğe ve genellikle bir veya daha fazla nötron bölündüğünde gerçekleşir.