Zpožděné neutrony jsou neutrony emitované štěpnými produkty po nějaké době (od několika milisekund do několika minut) po štěpné reakci těžkých jader , na rozdíl od rychlých neutronů emitovaných téměř okamžitě po štěpení složeného jádra . Zpožděné neutrony tvoří méně než 1 % emitovaných štěpných neutronů, ale i přes tak nízký výtěžek hrají obrovskou roli v jaderných reaktorech . Díky velkému zpoždění takové neutrony výrazně (o 2 řády a více) prodlužují životnost neutronů jedné generace v reaktoru a vytvářejí tak možnost řízení samoudržující štěpné řetězové reakce [1] . Zpožděné neutrony objevil Roberts a jeho tým v roce 1939 [2] .
V důsledku štěpení těžkých jader neutrony vznikají v excitovaném stavu štěpné fragmenty, které podléhají β - rozpadu . Ve velmi vzácných případech se v řetězci takových β − -transformací vytvoří jádro s excitační energií přesahující vazebnou energii neutronů v tomto jádru. Taková jádra mohou emitovat neutrony, které se nazývají zpožděné .
Emise zpožděného neutronu soutěží s gama zářením , ale pokud je jádro silně přetíženo neutrony, bude pravděpodobněji emitován neutron. To znamená, že zpožděné neutrony jsou emitovány jádry, která jsou blíže počátkům rozpadových řetězců, protože vazebné energie neutronů v jádrech jsou tam obzvláště nízké.
Jádro vzniklé emisí zpožděného neutronu může být buď v základním stavu, nebo v excitovaném stavu. V druhém případě je excitace odstraněna zářením gama [1] .
Složené jádro (Z,N)* [3] se obvykle nazývá prekurzorem zpožděných neutronů a jádro (Z+1,N-1) se nazývá emitor zpožděných neutronů.
Emisní jádro emituje neutron téměř okamžitě, ale s výrazným zpožděním ve vztahu k okamžiku štěpení původního jádra. Průměrná doba zpoždění se prakticky shoduje s průměrnou dobou života prekurzorového jádra.
Zpožděné neutrony jsou obvykle rozděleny do několika (nejčastěji 6) skupin v závislosti na době zpoždění . Existuje asi 50 možných prekurzorových jader a v tomto počtu hrají významnou roli izotopy bromu a jódu . Neutrony jsou zpravidla emitovány jádry s počtem neutronů o jeden větším než magická čísla (50 a 82), protože hodnoty průměrné vazebné energie v takových jádrech jsou obzvláště malé [1] .
Energie zpožděných neutronů (asi 0,5 MeV v průměru ) je několikrát menší než průměrná energie rychlých neutronů (asi 2 MeV) [1] .
Hodnota, která charakterizuje počet zpožděných neutronů vzhledem k rychlým neutronům produkovaným během rozpadu daného typu jádra, se nazývá zlomek zpožděných neutronů ( β ). Tato hodnota je zcela určena štěpícím se jádrem a v energetickém rozsahu od 0,025 eV do 14 MeV je prakticky nezávislá na energii neutronů způsobujících štěpení. Pro všechna jádra je hodnota β menší než 1 % [1] .
Tabulka uvádí hlavní charakteristiky zpožděných neutronů pro některá jádra a uvádí některé možné prekurzory pro případ štěpení 235 U [1] [4] :
| Číslo skupiny | Doba zpoždění, s | Průměrná energie, MeV | Možná prekurzorová jádra | Poločas rozpadu prekurzorových jader, T 1/2 , s | Zlomek zpožděných neutronů, β i | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 235 U | 239 Pu | 233 U | 235 U | 239 Pu | 233 U | ||||
| jeden | 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 |
| čtyři | 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 | Jakákoli jádra štěpných produktů s krátkou životností | 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 | ||||||