Neutron dan Penyederhanaan dalam Reaktor Nuklear

Neutron yang dihasilkan semasa pembelahan nuklear biasanya cepat dan bertenaga. Walau bagaimanapun, untuk tindak balas berantai yang berterusan, neutron yang lebih perlahan adalah lebih berkesan untuk mendorong pembelahan dalam bahan boleh pembelahan seperti uranium. Di sinilah bahan sederhanaan masuk.

Air sebagai bahan Penyederhana:

• Nukleus hidrogen: Air biasa (H₂O) mengandungi atom hidrogen, yang jisimnya hampir dengan neutron. Ini menjadikan mereka cekap dalam memperlahankan neutron pantas melalui perlanggaran anjal, memindahkan tenaga tanpa tangkapan.
• Penyerapan neutron: Walau bagaimanapun, air juga menyerap beberapa neutron melalui tindak balas dengan proton (nukleus hidrogen): `n + p -> d + γ`, dengan `d` ialah atom deuterium (hidrogen berat) dan ` γ` ialah sinar gamma. Penyerapan ini mengehadkan keberkesanan air, terutamanya dalam reaktor yang menggunakan uranium tidak diperkaya, di mana ekonomi neutron adalah penting.

Air Berat sebagai Penyederhana Unggul:

• Kelebihan Deuterium: Air berat (D₂O), di mana satu atom hidrogen dalam setiap molekul digantikan oleh deuterium, menawarkan peningkatan yang ketara. Nukleus Deuterium lebih dekat dalam jisim kepada neutron, meningkatkan lagi kesan memperlahankannya.
• Penyerapan berkurangan: Lebih penting lagi, deuterium mempunyai keratan rentas serapan neutron yang jauh lebih rendah berbanding hidrogen, dengan ketara mengurangkan kadar tindak balas `n + p -> d + γ`. Ini menjadikan air berat sebagai penyederhana pilihan untuk reaktor yang menggunakan uranium semula jadi, di mana penggunaan neutron yang cekap adalah penting.

----

Kedua-dua air dan air berat boleh memperlahankan neutron, tetapi air berat secara amnya lebih berkesan kerana penyerapan neutronnya yang lebih rendah. Pilihan penyederhana bergantung pada jenis reaktor dan komposisi bahan api.

Penyerapan neutron dan tangkapan neutron adalah konsep yang berbeza: penyerapan merangkumi sebarang interaksi yang mengeluarkan neutron daripada kolam yang tersedia, manakala tangkapan merujuk secara khusus kepada pembentukan isotop baharu.