A késleltetett neutronok olyan neutronok , amelyeket a nehéz atommagok hasadási reakciója után bizonyos idő elteltével (néhány ezredmásodperctől néhány percig) bocsátanak ki a hasadási termékek , ellentétben az összetett atommag hasadása után szinte azonnal kibocsátott azonnali neutronokkal . A késleltetett neutronok a kibocsátott hasadási neutronok kevesebb mint 1%-át teszik ki, azonban ilyen alacsony hozam ellenére óriási szerepet töltenek be az atomreaktorokban . A nagy késleltetés miatt az ilyen neutronok jelentősen (2 nagyságrenddel vagy annál nagyobb mértékben) megnövelik az egygenerációs neutronok élettartamát a reaktorban, és ezáltal lehetőséget teremtenek egy önfenntartó hasadási láncreakció szabályozására [1] . A késleltetett neutronokat Roberts és csapata fedezte fel 1939-ben [2] .
A nehéz atommagok neutronok általi hasadása következtében gerjesztett állapotban keletkeznek a hasadási fragmentumok, amelyek β - bomláson mennek keresztül . Nagyon ritka esetekben az ilyen β − -transzformációk láncolatában olyan mag képződik, amelynek gerjesztési energiája meghaladja az ebben az atommagban lévő neutronkötési energiát . Az ilyen atommagok neutronokat bocsáthatnak ki, amelyeket késleltetettnek neveznek .
A késleltetett neutron kibocsátása versenyez a gamma-sugárzással , de ha az atommag erősen túlterhelt neutronokkal, nagyobb valószínűséggel neutron bocsát ki. Ez azt jelenti, hogy a késleltetett neutronokat olyan atommagok bocsátják ki, amelyek közelebb vannak a bomlási láncok kezdetéhez, mivel az atommagokban a neutronok kötési energiája ott különösen alacsony.
A késleltetett neutron kibocsátásával létrejövő atommag lehet alapállapotban vagy gerjesztett állapotban. Ez utóbbi esetben a gerjesztést gamma-sugárzással távolítják el [1] .
Az összetett atommagot (Z,N)* [3] általában a késleltetett neutronok előfutárának , az atommagot (Z+1,N-1) pedig a késleltetett neutronok emitterének nevezik.
Az emittáló atommag szinte azonnal, de az eredeti mag hasadási pillanatához képest jelentős késéssel bocsát ki egy neutront. Az átlagos késleltetési idő gyakorlatilag egybeesik a prekurzor mag átlagos élettartamával.
A késleltetett neutronokat általában több (leggyakrabban 6) csoportra osztják a késleltetési idő függvényében . Körülbelül 50 lehetséges prekurzor mag van, és ebben a számban jelentős szerepet játszanak a bróm és a jód izotópjai . A neutronokat általában olyan atommagok bocsátják ki, amelyek neutronjainak száma eggyel nagyobb, mint a mágikus számok (50 és 82), mivel az ilyen atommagokban az átlagos kötési energia értékei különösen kicsiek [1] .
A késleltetett neutronok energiája (átlagosan kb. 0,5 MeV ) többszöröse a gyors neutronok átlagos energiájának (kb. 2 MeV) [1] .
Azt az értéket, amely a késleltetett neutronok számát jellemzi egy adott típusú atommag bomlása során keletkező azonnali neutronokhoz viszonyítva, a késleltetett neutronok hányadának ( β ) nevezzük. Ezt az értéket teljes mértékben a hasadó mag határozza meg, és a 0,025 eV és 14 MeV közötti energiatartományban gyakorlatilag független a hasadást okozó neutronok energiájától. A β értéke minden atommag esetében kisebb, mint 1% [1] .
A táblázat felsorolja a késleltetett neutronok fő jellemzőit egyes atommagok esetében, és felsorol néhány lehetséges prekurzort a 235 U hasadási esethez [1] [4] :
| Csoportszám | Késleltetési idő, s | Átlagos energia, MeV | Lehetséges prekurzor magok | A prekurzor magok felezési ideje, T 1/2 , s | A késleltetett neutronok töredéke, β i | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 235 U | 239 Pu | 233 U | 235 U | 239 Pu | 233 U | ||||
| egy | 54-56 | 0,25 | 87Br , 142Cs _ _ | 55.72 | 54.28 | 55 | 0,00021 | 0,000072 | 0,000224 |
| 2 | 21-23 | 0,56 | 137I , 88Br , 136Te _ _ _ | 22.72 | 23.04 | 20.57 | 0,00140 | 0,000626 | 0,000776 |
| 3 | 5-6 | 0,43 | 138I , 89Br _ _ | 6.22 | 5.60 | 5.0 | 0,00126 | 0,000444 | 0,000654 |
| négy | 1,9-2,3 | 0,62 | 139 I , 94 Kr , 143 Xe , 144 Xe | 2.30 | 2.13 | 2.13 | 0,00252 | 0,000685 | 0,000725 |
| 5 | 0,5-0,6 | 0,42 | Bármely rövid élettartamú hasadási termék magja | 0,61 | 0,62 | 0,62 | 0,00074 | 0,000180 | 0,000134 |
| 6 | 0,17-0,27 | — | 0.23 | 0.26 | 0,28 | 0,00027 | 0,000093 | 0,000087 | |
| β = ∑β i | 0,0064 | 0,0021 | 0,0026 | ||||||