Os nêutrons são partículas subatômicas sem carga elétrica e com massa ligeiramente maior que a de um próton. Eles são encontrados nos núcleos dos átomos, onde estão ligados pela força nuclear forte. Os nêutrons desempenham um papel crucial nas reações nucleares, incluindo aquelas que ocorrem em reatores nucleares.

Nos reatores nucleares, os nêutrons são produzidos principalmente pela fissão dos átomos de urânio-235 ou plutônio-239. Esses átomos são separados por nêutrons, liberando nêutrons adicionais e uma grande quantidade de energia. Os nêutrons liberados neste processo podem então causar novas fissões, criando uma reação em cadeia que sustenta o reator nuclear.

Os nêutrons interagem com os materiais do reator de várias maneiras:

1. Dispersão Elástica: Os nêutrons podem colidir com os núcleos dos átomos nos materiais do reator, transferindo parte de sua energia para os núcleos. Este processo, conhecido como espalhamento elástico, faz com que os nêutrons mudem de direção e diminuam a velocidade.

2. Dispersão Inelástica: No espalhamento inelástico, os nêutrons colidem com os núcleos dos átomos e transferem energia suficiente para excitar os núcleos a um nível de energia mais alto. Os núcleos excitados então emitem raios gama à medida que retornam ao seu estado fundamental.

3. Captura: Os nêutrons também podem ser absorvidos pelos núcleos dos átomos, um processo conhecido como captura. Quando um nêutron é capturado, ele se combina com um próton no núcleo para formar um novo isótopo. Este processo pode levar à formação de isótopos radioativos, que podem ser perigosos e exigir uma gestão cuidadosa em reatores nucleares.

4. Fissão: Os nêutrons podem causar fissão em certos elementos pesados, como o urânio-235 e o plutônio-239. A fissão ocorre quando um nêutron é absorvido por um núcleo pesado, fazendo com que o núcleo se divida em dois núcleos menores e libere nêutrons adicionais e uma grande quantidade de energia.

As interações dos nêutrons com os materiais dos reatores são complexas e influenciam fortemente a operação dos reatores nucleares. Essas interações são cuidadosamente estudadas e controladas para garantir a operação segura e eficiente das usinas nucleares.