Radiación de neutrones

Los neutrones son mucho más difíciles de proteger que otras formas de radiación. La mejor manera es utilizando elementos ligeros, idealmente hidrógeno, pero el agua y el plástico hecho de hidrocarburos funcionarán bien debido a su alto contenido de hidrógeno. Tal escudo en realidad no absorbe los neutrones, simplemente los ralentiza hasta que se mueven a velocidades térmicas dentro del material. Una vez que hemos reducido la velocidad de los neutrones, podemos capturarlos en materiales que tienen grandes secciones transversales de absorción a velocidades térmicas.

http://environmentalchemistry.com/yogi/periodic/crosssection.html tiene una tabla de dichas secciones transversales para los elementos de la tabla periódica. Los interesantes están en la parte inferior, y si eliminamos los raros y costosos (por no mencionar los radiactivos), terminamos con el boro y el cadmio como absorbentes adecuados. El boro tiene la ventaja adicional de ser liviano.

Incluso si optimizamos las opciones de materiales, un escudo de neutrones típico para un reactor tendrá varios metros de espesor y todavía tenemos que preocuparnos por la activación y los productos de la reacción nuclear secundaria. Por lo tanto, el blindaje de neutrones en una instalación real es complicado y no hay recetas simples.

La radiación de neutrones es difícil de proteger porque los neutrones no están cargados e interactúan solo en reacciones de interacción fuerte y débil. La interacción fuerte tiene un rango corto y la interacción débil es débil en comparación con las otras interacciones.

Otro problema con esto es que la radiación de neutrones tiende a activar el material con mucha fuerza. Proteger la radiación de neutrones y desarrollar materiales que puedan resistirla el mayor tiempo posible es uno de los principales desafíos de la investigación de la fusión.

@CuriousOne mencionó algunas opciones para materiales con secciones transversales de alta captura de neutrones. Otro conjunto de reacciones muy interesante es el del litio-6 y el litio-7:

$$\begin{align} \rm {}^6_3Li + {}^1_0n &\to\rm {}^4_2He + {}^3_1H + 4.8\,MeV \\ \rm {}^7_3Li + {}^1_0n\text{ (fast)} &\to\rm {}^4_2He + {}^3_1H + {}^1_0n - 2.5\,MeV\end{align}$$

Estos dos son muy interesantes para la fusión porque producen tritio.$^{3}_1\mathrm{H}$, un importante combustible de fusión, al absorber/moderar la radiación de neutrones, un producto de fusión.