中子俘獲

中子在與原子核相互碰撞後，被核所吸收併發出γ射線的過程。在有些情況下亦會導致核的β衰變或裂變。

當一箇中子擠進原子核這個球體時，通常稱為中子俘獲。 ^[1] 

^[2] 

中子進入原子核形成“複合核”後，可能發射一個或者多個光子，也可能發射一個或者多個粒子而回到基態。前者就成為“輻射俘獲”，而後者則相應於各種中子核反應。例如：

¹H+n→²H+γ

⁶Li+n→³H+α

有幾種重原子核（如²³⁵U），俘獲一箇中子後會分裂為兩個或者三個較輕的原子核，同時發出2～3箇中子以及很大的能量（約200MeV），這就是核裂變反應。 ^[1] 

在低中子通量的情況裏，如核反應堆裏，單個的中子被一個原子核俘獲。例如，當金（197Au）被中子輻射，處於高激發態的同位素金198（198Au）會被產生，然後很快衰變躍遷到其基態，放射出伽馬射線。在這個過程之中，質量數增加1。這個核反應可以用以下的簡式表示：

如果這個核反應中用到了熱中子，一般稱其為熱俘獲（thermal capture）。

同位素金198（198Au）容易發生β衰變衰變成同位素汞（198Hg）。在這個過程之中，原子序數增加1。

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如果中子通量的密度足夠高，以至於原子核在兩次中子俘獲之間沒有時間進行β衰變，那麼R-過程就將恆星的內部發生。這樣，質量數會大幅增長，而原子序數不變（核素種類保持不變）。只有在這一過程之後，其產生的高度不穩定原子核發生β衰變，轉變成具有更高原子序數、穩定或者不穩定的原子核。

這是因為不同的化學元素在吸收中子後會釋放不同特性的放射物質。這一特性使這一方法在礦業勘探和安全方面十分有用。 ^[4] 

最有效的中子吸收劑是可以通過吸收一箇中子產生穩定原子核的放射性同位素。例如，氙135（半衰期約9.1小時），可以吸收一箇中子變成穩定的氙136。氙135可以在核反應堆裏通過鈾235，鈾233和鈈239核裂變，伴隨產生碘135。碘135迅速發生衰變，放射出一粒β粒子（高能電子）併產生氙135。

其他主要的中子吸收劑還包括氦3同位素，它吸收中子後可以產生氚（氫的一種較重同位素）；硼10，它吸收中子後可以產生鋰和氦核；釤149也是一種有效的中子吸收劑，吸收中子後產生穩定的同位素釤150。

另外一些在核反應堆裏的控制棒所使用的中子吸收劑包括鎘、鉿和稀土金屬釓，這些都含有若干種同位素，有一些還是非常高效的中子吸收劑。

鉿元素是人類最後發現的穩定元素之一，呈現出一些有趣的情況。儘管鉿是一種較重的元素，它的電子結構實際上與鋯相同，而且二者總是在同一礦石鋯石中被發現。然而，二者原子核的性質卻有深層次的區別。鉿很容易吸收中子，可以被用在原子反應堆的控制棒中，而鋯卻允許中子通過。這樣，鋯在原子反應堆也可以用來製作燃料棒的外殼。有鑑於此，分離自然合金狀態的鋯和鉿就顯得十分重要。這可以採用現代化學中的離子交換技術達到，並且成本相對低廉。一些新方法例如甲基異丁基酮-硫氰酸法、磷酸三丁酯法、三辛胺法和改進的N235-H2SO4法等溶劑萃取分離技術正在被研究 ^[5]