¿Qué es la sección transversal de neutrones?

Introducción

Las secciones transversales de neutrones son algunos de los parámetros básicos de la física nuclear, ya que definen la probabilidad de diferentes tipos de interacciones entre neutrones y núcleos atómicos. Estas secciones transversales tienen usos esenciales que van desde el diseño de reactores nucleares hasta los tratamientos médicos y la investigación astrofísica.

Las secciones transversales de neutrones dependen de la energía de un neutrón, al igual que los tipos de interacción que se producen entre él y un núcleo: dispersión, absorción y fisión son algunos de los tipos importantes de interacciones que se producen en diferentes aplicaciones.

Tipos de interacciones neutrónicas

• Dispersión elástica: Los neutrones colisionan con los núcleos; no hay pérdida de energía ya que los neutrones cambian de dirección.
• Dispersión inelástica: Los neutrones transfieren parte de su energía al núcleo, excitándolo.
• Absorción: Los neutrones son absorbidos por el núcleo, con posible desintegración radiactiva o fisión en algunos casos.

Aplicaciones de las secciones transversales de neutrones

Lassecciones transversales de neutrones son cruciales en diversas aplicaciones. En el diseño de reactores nucleares, es necesario disponer de datos precisos sobre la sección transversal para que el funcionamiento del reactor sea eficiente y seguro. En tratamientos médicos, como la terapia de neutrones, se utilizan interacciones neutrónicas precisas para atacar células cancerosas. En astrofísica, las secciones transversales de neutrones contribuyen a comprender la nucleosíntesis estelar y la composición de las estrellas de neutrones. En la ciencia de los materiales, las técnicas de dispersión de neutrones se utilizan para estudiar las propiedades de los materiales.

Tabla de secciones transversales de neutrones de los elementos

La sección transversal neutrónica de un elemento representa la probabilidad de que un neutrón interactúe con los núcleos de ese elemento en particular. La unidad se da normalmente en graneros, donde 1 granero = 10-2410^{-24} cm². Se trata de uno de los parámetros importantes aplicados en física nuclear, reactores nucleares y blindaje contra la radiación.

A continuación se muestra una tabla de secciones transversales de neutrones para algunos elementos comunes. Esta tabla incluye las secciones transversales totales, térmicas y de fisión cuando es posible:

• El hidrógeno tiene una sección transversal de neutrones térmicos extremadamente alta; por lo tanto, encuentra una amplia aplicación en aplicaciones de moderación de neutrones, como el agua en los reactores.
• Uranio-235 y Plutonio-239: Materiales altamente fisibles, por lo que encuentran su aplicación tanto en reactores nucleares como en armas.
• El boro posee una sección transversal de captura de neutrones extremadamente grande que lo hace muy útil en el blindaje neutrónico y en las barras de control de los reactores nucleares.
• La baja sección transversal de interacción neutrónica del plomo y el hierro los convierte en buenos materiales de blindaje contra las radiaciones.

• Para obtener información más detallada, consulte Stanford Advanced Materials (SAM).

Preguntas más frecuentes

¿Qué es una sección transversal de neutrones?

Una sección transversal de neutrones mide la probabilidad de que un neutrón interactúe con un núcleo concreto, medida en unidades denominadas barns.

¿Por qué son importantes las secciones transversales neutrónicas en los reactores nucleares?

Determinan cómo se comportan los neutrones dentro del reactor y afectan a la sostenibilidad de la reacción en cadena y a la eficiencia del reactor.

¿Cómo varían las secciones transversales de neutrones con la energía?

Diferentes interacciones dominan a diferentes energías neutrónicas; por lo tanto, los valores de la sección transversal varían a través de los rangos de energía.

¿Dónde puedo encontrar datos detallados de la sección transversal de neutrones?

Los datos completos pueden encontrarse en bases de datos nucleares, como por ejemplo en el NNDC, y también en publicaciones científicas especializadas.

¿Pueden utilizarse las secciones transversales de neutrones en aplicaciones médicas?

Sí, desempeñan un papel importante en la terapia neutrónica, que mata las células cancerosas minimizando el daño a los tejidos sanos.