¿Cuál es la velocidad de un neutrón cuando se expulsa durante una reacción en cadena de fisión nuclear en uranio?

Malcolm Shute proporcionó una fórmula útil que puede usar para calcular la velocidad, siempre que conozca la relación entre la energía cinética de un cuerpo masivo (el neutrón en este caso) y la velocidad. La fórmula proporcionada es un ajuste empírico a una distribución de vatios. Las distribuciones de Watt tienen una base teórica, ya que surgen de transformaciones de marco de referencia de las distribuciones de Maxwell que representan la energía de los neutrones de descomposición rápida emitidos por fragmentos de fisión voladora. Sin embargo, las complejidades adicionales no consideradas en el modelo básico de Watt significan que los ajustes empíricos como el que se ve en la referencia de Malcolm son más precisos para circunstancias definidas como la fisión de neutrones térmicos de U-235 implicada por el lenguaje de la pregunta.

En este caso, la energía media de los neutrones emitidos es de aproximadamente 2.0 MeV, lo que corresponde a una velocidad de aproximadamente 20 millones de metros / segundo. Un neutrón emitido a la energía más probable (0,73 MeV) tiene una velocidad de 12 millones de m / s. Comprenda que debido a que las energías no tienen un solo valor sino que siguen una distribución de probabilidad, también lo harán las velocidades.

Acabo de mirar mi copia de: J.Lamarsh y A.Baratta (2001). Introducción a la ingeniería nuclear , Prentice Hall Inc, Englewood Cliffs, EE. UU., ISBN 0-201-82498-1, 720pp.

En la página 86, dice: “Los netrones de fisión rápidos se emiten con el espectro de energía continuo que se muestra en la figura 3.14. Este espectro está bien descrito por la función
{matemáticas} X (E) = 0.453e ^ {- 1.036E} .sinh (sqrt (2.29E)) {/ matemáticas}
donde X (E) se define de modo que X (E) .dE es la fracción de los neutrones rápidos con energías entre E y E + dE, y E está en MeV. […] La energía más probable, correspondiente al pico de la curva X (E), es 0.73 MeV.

¡Déjame ver si puedo conectar las respuestas!

La masa en reposo de un neutrón es de aproximadamente 940 MeV.

Para llegar a la energía cinética media de 2MeV del Sr. Willis tenemos

E = mc ^ 2 / sqrt (1-v ^ 2 / c ^ 2)

Si conecto el 7% de la velocidad de la luz del Sr. Harris para el neutrón medio, obtengo E = 940 * 1.0025. Esta es la energía total, así que para obtener el KE, tengo que restar la energía de la masa en reposo, el 940, y obtengo 2.37 MeV.

¡Felicitaciones a Harris y Willis por estar en la misma página! Una energía media de 2MeV es, de hecho, aproximadamente el 7% de la velocidad de la luz para un neutrón.