Docenturföreläsning: Neutronen - neutral, nyckfull och nyttig

Ordförande: professor Stephan Pomp

Docenturnämndens representant: professor Carlos Perez de los Heros

Sammanfattning:

Neutronen är en oladdad partikel med ungefär samma massa som protonen. Neutronens existens bevisades experimentellt 1932 av James Chadwick, men Ernest Rutherford spekulerade om och namngav denna partikel redan under 1920-talet. Neutronen spelar en central roll i både nutida och framtida kärnkraftverk, såsom fusionskraftverk och fissionskraftverk av Generation IV.

I dagens kärnkraftverk klyver neutroner urankärnor. När urankärnor klyvs skapas två klyvningsprodukter och energi frigörs. Dessutom skapas ungefär två till tre neutroner. Om precis en av dessa nya neutroner klyver ytterligare en urankärna så har vi möjlighet att skapa en stabil process (en kontrollerad kedjereaktion) där varje ytterligare klyvning leder till ytterligare en klyvning osv. på så vis kan vi skapa en kontinuerlig process som frigör energi stabilt.

I fusionskraftverk planeras för att slå samman vätekärnor, av sorterna deuterium och tritium, för att frigöra energi. Deuterium finns frikostigt i världen i t.ex. haven, men tritium sönderfaller med en halveringstid på ca 12 år. Därför måste vi skapa tritium för att kunna använda det som bränsle i fusionskraftverk. När deuterium och tritium reagerar med varandra skapas en neutron och heliumkärna. Neutronen bär stora delar av den energi som frigörs som rörelseenergi och lämnar reaktorn. Neutronerna deponerar sin energi i kringliggande material. Denna energideposition är tänkt att användas på två sätt: dels för skörda den energi som frigjorts i reaktorn och till slut skapa elektricitet och dels för att skapa nytt tritium genom reaktioner med litium.

I den här föreläsningen berättar jag om upptäckten av neutronen och kommer ge en överblick om dess betydelse i ovanstående tillämpningar. Jag kommer också förklara hur vi kan mäta neutroner från fusionsreaktorer för att dra slutsatser om vad som sker inne i reaktorn och samt vikten av att studera sannolikheten för neutroninteraktioner.

Föreläsningen, som är ett lärarprov för den som ansökt om att bli antagen som docent, ska kunna följas av studenter och andra med kunskaper på grundutbildningsnivå inom ämnet, men kan även vara av intresse för en bredare publik. Föreläsningen varar 40-45 minuter med efterföljande diskussion och kommer att ges på svenska.

Välkomna!