Изотоп цирконий-88 оказался исключительным поглотителем нейтронов

10 января 2019

Американские ученые выяснили, что изотоп циркония с атомной массой 88 обладает удивительно высокой эффективностью захвата нейтронов. Она в тысячи раз превышает рассчитанное значение, благодаря чему этот изотоп потенциально может использоваться для контроля протекания ядерных реакций. Результаты опубликованы в журнале Nature.

Ядерные реакторы работают за счет поддержания цепной реакции распада радиоактивных атомов. При каждом распаде образуется несколько нейтронов высокой энергии, которые необходимо замедлить, после чего они могут продолжить цепную реакцию. Если темп реакции становится слишком высоким, то в активную зону реакторов вводятся вещества-поглотители, замедляющие ее протекание за счет поглощения нейтронов.

Разные ядра и изотопы значительно отличаются друг от друга по поглощательной способности. В новой работе физиков под руководством Дженнифер Шустерман из Городского университета Нью-Йорка (США) описываются результаты экспериментов с радиоактивным цирконием-88. Основным природным изотопом данного элемента является цирконий-90, в ядре которого находится 50 нейтронов. Если же уменьшить массу этого атома на две единицы, он обретет удивительные свойства. Так, ученые показали, что эффективность захвата нейтронов циркония-88 оказалась примерно в 850 тысяч раз больше, чем предсказывает теория.

Цирконий-88 стал самым эффективным поглотителем нейтронов, найденным за последние 70 лет. Лишь одно ядро, ксенон-135, превосходит его по поглощательной способности. Благодаря таким свойствам этот изотоп может найти применение в ядерной энергетике, но об этом говорить пока рано. В любом случае эта ситуация интересна как минимум с точки зрения теории, так как ученые пока не могут объяснить, почему этот параметр настолько отличается у разных атомов.