Neutroner är subatomära partiklar utan elektrisk laddning och en massa som är något större än en protons. De finns i atomernas kärnor, där de är bundna av den starka kärnkraften. Neutroner spelar en avgörande roll i kärnreaktioner, inklusive de som sker i kärnreaktorer.

I kärnreaktorer produceras neutroner främst genom klyvning av uran-235- eller plutonium-239-atomer. Dessa atomer delas isär av neutroner, vilket frigör ytterligare neutroner och en stor mängd energi. Neutronerna som frigörs i denna process kan sedan fortsätta att orsaka ytterligare klyvningar, vilket skapar en kedjereaktion som upprätthåller kärnreaktorn.

Neutroner interagerar med reaktormaterial på flera sätt:

1. Elastisk spridning: Neutroner kan kollidera med kärnor av atomer i reaktormaterial och överföra en del av deras energi till kärnorna. Denna process, känd som elastisk spridning, får neutronerna att ändra riktning och sakta ner.

2. Oelastisk spridning: Vid oelastisk spridning kolliderar neutroner med atomernas kärnor och överför tillräckligt med energi för att excitera kärnorna till en högre energinivå. De exciterade kärnorna avger sedan gammastrålar när de återgår till sitt grundtillstånd.

3. Fånga: Neutroner kan också absorberas av atomkärnor, en process som kallas infångning. När en neutron fångas, kombineras den med en proton i kärnan för att bilda en ny isotop. Denna process kan leda till bildandet av radioaktiva isotoper, som kan vara farliga och kräver noggrann hantering i kärnreaktorer.

4. Fission: Neutroner kan orsaka klyvning i vissa tunga grundämnen, såsom uran-235 och plutonium-239. Fission uppstår när en neutron absorberas av en tung kärna, vilket gör att kärnan delas i två mindre kärnor och frigör ytterligare neutroner och en stor mängd energi.

Interaktionerna mellan neutroner och reaktormaterial är komplexa och påverkar i hög grad driften av kärnreaktorer. Dessa interaktioner är noggrant studerade och kontrollerade för att säkerställa säker och effektiv drift av kärnkraftverk.