Neutronenaktivierungszeit für Bor, Silber und möglicherweise andere Materialien

"Aktivierung" im Neutronengeschäft bezieht sich auf die Umwandlung stabiler Isotope in instabile Isotope durch Neutroneneinfang, wie z$\rm^{27}Al + n \to {}^{28}Al + \text{photons}$, oder zu anderen Nukleonenaustauschprozessen wie z$\rm^{14}N + n \to {}^{14}C + p$. Einige Zeit später gibt das instabile Isotop nachweisbare Beta- (und möglicherweise Gamma-) Radioaktivität ab. Die induzierte Aktivität hängt in komplizierter Weise von der Neutronenexposition ab.

Wenn Sie jedoch eine Neutronenquelle mit einem bestimmten Neutronenfluss, einem bestimmten Spektrum und einer bestimmten Geometrie haben, wird die Aktivität Ihres Zielmaterials schließlich in ein säkulares Gleichgewicht kommen . Die erforderliche Zeit beträgt "ein paar Halbwertszeiten" für das instabile Isotop.

In Ihrem Bor-Indium-Experiment hört es sich so an, als würden Sie eine mit Bor beladene Umhüllung (vielleicht bordotierter Kunststoff? Reines Bor ist nicht leicht zu bearbeiten) als Abschirmung verwenden, um Ihre Neutronen aus dem Raum fernzuhalten, während Sie das Indium aktivieren. Bor ist eine Abschirmung für Neutronen, weil es ein starker Absorber ist, der nicht aktiviert wird; B-11 ignoriert grundsätzlich Neutronen und die Fragmentierung$\rm^{10}B + n \to {}^4He + {}^7Li$sendet manchmal einen weichen Gammastrahl aus, hat aber keine verzögerte Aktivität durch instabile Tochterprodukte. Neutronen auf Indium werden jedoch meistens über einfangen

$$\rm^{115}In + n \to {}^{116}In + \text{photons}.$$ Indium-116 hat ein Isomer mit Spin $5^+$und eine Halbwertszeit von 54 Minuten; nach zweistündiger Exposition hat dieses Isomer 80 % seines säkularen Gleichgewichts erreicht.

Für Silber in Wasser sehe ich nicht sofort eine Antwort. Wasser wird aufgrund der Neutronenexposition nicht aktiviert (alle Neutronen gehen in die Herstellung von Deuterium, das stabil ist). Silber-107 und -109 teilen sich den Neutroneneinfang etwa zu gleichen Teilen, aber die relevanten Lebensdauern in den Massen-108- und -110-Systemen sind entweder kürzer als fünf Minuten oder länger als 200 Tage. Reines metallisches Silber löst sich jedoch nicht in Wasser auf. Ich gehe davon aus, dass Sie Silberjodid auflösen, da Jod-128 eine Halbwertszeit von 25 Minuten hat und das wiederum ungefähr die Hälfte Ihrer "Aktivierungszeit" ist. Könnte auch Silberbromid sein (Br-80 18 Minuten, Br-82 und Br-82m weniger bequeme Zerfallszeiten, aber ein sehr kleiner Neutroneneinfangquerschnitt für Br-81.)

Wenn Sie thermische Neutronen auf Silberiodid (oder in diesem Fall Silberbromid) legen, werden etwa 90% der Neutronen auf dem Silber eingefangen. Nachdem Sie das Material aus der Neutronenquelle entfernt haben, enthält Ihre Zerfallskurve eine 25-s-Komponente von Silber-110, eine kleinere 2,5-m-Komponente von Silber-108 und eine 25-m-Komponente von Jod.

Meine Quelle für Halbwertszeiten und Wirkungsquerschnitte ist das National Nuclear Data Center .