Moderator (fysik)
Från Rilpedia
Moderator, ämne som används för att sänka energin på snabba neutroner och därmed bromsa hastigheten. Moderatorer används för att kunna underhålla en kedjereaktion eftersom uran-235 har en stor träffyta för kärnklyvning för långsamma, termiska neutroner. I kärnkraftsreaktorer används oftast vanligt vatten, men vissa konstruktioner använder istället tungt vatten eller grafit. Även beryllium kan användas som moderator.
Mekanism
Mekanismen är enkel: neutronens kinetiska energi minskar genom en serie elastiska stötar mot lätta atomkärnor. Vid varje kollision tappar neutronen en del av sin kinetiska energi till en atomkärna av moderatormaterialet, tills den har kommit ner till materialets termiska kinetiska energi.
Vid elastiska kollisioner mot tunga kärnor studsar neutronen tillbaka med samma kinetiska energi. Därför är tunga grundämnen inte effektiva moderatorer. Vid kollision med en atomkärna av väte (en proton), som har ungefär lika stor massa som en neutron, tappar neutronen i genomsnitt hälften av sin kinetiska energi. Efter ett tjugotal sådana kollisioner har neutronens energi minskat från några mega-elektronvolt till termiska energier kring 25 milli-eV. Därför är vatten eller paraffin effektiva moderatorer.
Absorption
Alla atomkärnor har även en träffyta för absorbtion. Den är mycket mindre för deuterium eller kol-12 än för vanligt väte. Därför kan tungt vatten eller ren grafit, till skillnad från vanligt vatten, användas som moderator för att underhålla en kedjereaktion i naturligt, oanrikat uran.
