Бор-10

Материал из свободной русской энциклопедии «Традиция»
Перейти к: навигация, поиск

Бор-10 (10B) — один из 11 известных изотопов бора.

История получения[править]

Физические свойства[править]

  • Плотность
  • Молекулярный вес — 10,012937 (4)
  • Температура плавления
  • Температура кипения
  • Спин — 3+
  • Период полураспада — стабилен
  •  % содержания в природной смеси изотопов — 19,9 (2)%
  • Сечение радиационного захвата тепловых нейтронов — 500 (200) мбарн

Получение[править]

Источником для получения изотопов бора в концентрированном виде служит природная изотопная смесь бора. Для разделения смеси применяют:

  • криогенную ректификацию тетрафторида бора BF3
  • химобменную ректификацию комплексного соединения BF3 с диметиловым или диэтиловым эфиром
  • химический изотопный обмен в двухфазной системе, образуемой BF3 в газе и его термически нестойким комплексом с анизолом в жидкости
  • ионообменный метод разделения с использованием водных растворов борной кислоты.

Первый метод применяется для получения изотопов бора-11, второй и третий — для получения бора-10, четвёртый — для получения обоих изотопов.

Применение[править]

Важной особенностью изотопов бора является резкое отличие сечений захвата тепловых нейтронов для 10B и 11B. Для 10B это сечение слабо зависит от энергии взаимодействующих нейтронов, изменяется обратно пропорционально скорости нейтронов. Больша величина эффективного сечения поглощения обусловлена реакцией 10B (n, α) 7Li: бор-10 превращается в литий-7, выбрасывая α-частицы. Ядра лития и α-частицы обладают высокой ионизирующей способностью, а литий-7 имеет довольно заметное сечение захвата по отношению к быстрым нейтронам.

Для практического применения изотов бора-10 важно то, что энергетическая зависимость сечения захвата не имеет участков резонансного увеличения. Кроме того при взаимодействии с нейтронами не создаётся жёсткого гамма-излучения, что связано с малой величиной сечения реакции (n, γ). При поглощении ядрами 10B тепловых нейтронов в 92,5% случаев происходит испускание относительно мягкого гамма-излучения с энергией 0,478 МэВ. Это обстоятельство используется в одном из методов измерения содержания бора-10, а также степени его выгорания в поглощающих элементах ядерных реакторов. Ещё одним важным обстоятельством применения изотопов бора является отсутствие ядерного момента у бора-10 и его наличие у бора-11.

Бор-10 применяется в реакторостроении в качестве составной части стержней, регулирующих скорость ядерных процессов в реакторе, в основном в регулирующих стержнях реакторов на тепловых нейтронах. Использование высококонцентрированного бора-10 в виде металлокерамики карбида бора с окисью алюминия позволяет успешно решать задачу уменьшения размеров регулирующих стержней при одновременном увеличении их поглощающей способности к нейтронам.

Присадка высоконцентрированного бора-10 в боросодержащих сталях, применяемых в качестве поглотителей нейтронов, позволяет уменьшать содержание бора в стали, в связи с чем сталь делается более пластичной, менее хрупкой и твёрдой.

При производстве контейнеров для хранения и транспортировки отходов ядерного производства применяются сплавы бора-10 с алюминием (сплавы 1100+B и 6351+B).

Обогащённый бором-10 пентаборат натрия используется при эксплуатации реакторов на кипящей воде в системах контроля протечек.

Бор-10 в виде раствора борной кислоты применяется на АЭС в реакторах с водой под давлением для плавного регулирования мощности реактора и выравнивания выделения энергии в активной зоне для перевода реактора в подкритическое состояние в период останова для перегрузки топлива.

Свойство бора-10 активно поглощать нейтроны используется для применеия его в качестве основы антиактивационных покрытий.

Способность бора-10 за счёт реакции 10B (n, α) 7Li преобразовывать нейтронный поток используется в приборостроениидля создания полупроводниковых датчиков и высокоэффективных газоразрядных и сцинтилляционных счётчиков, использующихся для контроля за уровнем нейтронного излучения. Высокая ионизирующая способность образующихся в реакции 10B (n, α) 7Li осколков широко используется в радиационной химии для усорения процессов и для большей эффективности использования нейтронного излучения ядерного реактора. Обогащённый бор-10, равномерно распределяясь в реакционной смеси позволяет добиться образования ионизирующих частиц во всём объёме реакционной массы, что недостижимо при поверхностном облучении, кроме того способствует уменьшению в продуктах реакции радиоактивных примесей.

Поверхностное облучение материалов продуктами реакции 10B (n, α) 7Li применяется для сшивания полимерных материалов между собой за счёт образования полимерных связей под воздействием местного нейтронного излучения, падающего на смачивающий сшиваемые поверхности раствор, в состав которого входит бор-10. Образующиеся швы выдерживают нагрузку свыше 100 кг/см3.

См. также[править]

Литература[править]

  • А. Чабак, А. Полевой «Изотопы в реакторостроении»