Kernreaktionen

Um Neutronen abzubremsen, lässt man sie Stöße mit Moderatorkernen ausführen. Der Energieverlust der Neutronen ist am größten, wenn man ihnen Stoßpartner vergleichbarer Masse zur Verfügung stellt. Im Wasser H₂O befinden sich viele Wasserstoffatome, deren Kern ein Proton ist, welches eine ähnlich Masse wie das Neutron besitzt. Daher ist Wasser als Moderator gut geeignet.

Bei jedem Stoß gilt \[{E_{{\rm{kin}}{\rm{,nach}}}} = (1 - 0{,}29) \cdot {E_{{\rm{kin}}{\rm{,vor}}}} = 0{,}71 \cdot {E_{{\rm{kin}}{\rm{,vor}}}}\]
Die Zahl der erforderlichen Stöße berechnet sich dann zu
\[1\,{\rm{MeV}} \cdot {0{,}71^n} = 1\,{\rm{eV}} \Leftrightarrow {0{,}71^n} = {10^{ - 6}} \Leftrightarrow n \cdot \ln \left( {0{,}71} \right) = \ln \left( {{{10}^{ - 6}}} \right) \Rightarrow n = \frac{{\ln \left( {{{10}^{ - 6}}} \right)}}{{\ln \left( {0{,}71} \right)}} = 40{,}3\]
Es sind als mindestens \(41\) Stöße erforderlich.

Erforderliche Reaktionsgleichung: \[{}_{\rm{0}}^{\rm{1}}{\rm{n}} + {}_{\rm{5}}^{{\rm{10}}}{\rm{B}} \to {}_{\rm{3}}^{\rm{7}}{\rm{Li}} + {}_{\rm{2}}^{\rm{4}}{\rm{He}}\] Durch die Borgasfüllung kommt es zu obiger Reaktion. Das energiereiche Alphateilchen führt im elektrischen Feld zwischen Zähldraht und Mantel des Zählrohrs zu einer Ladungslawine, die relativ einfach nachgewiesen werden kann.