Bor

Bor

Węglik boru (B4C) – jedna z form boru używana w technikach jądrowych

Zobacz artykuł na wikipedii Bor

Wykres zależności przekroju czynnego na wychwyt neutronów w barnach (rzędna) przez bor-11 (funkcja niebieska) i bor-10 (funkcja czarna) w zależności od energii neutronu w elektronowoltach (odcięta)

Bor (B, Borum) – brązowy lub czarny półmetal, posiadający wysoki przekrój czynny na wychwyt neutronów, przez co znalazł zastosowanie jako materiał prętów regulujących i awaryjnych. Posiada dwa stabilne, występujące naturalnie na Ziemi izotopy – bor-10 (19,9% udziału) i bor-11 (80,1%).

Bor-10

Bor-10 zwany jest także borem wzbogaconym, albowiem ten izotop ze względu na wyższy przekrój czynny od boru-11 jest bardziej pożądany w przemyśle jądrowym. Jednak jest go cztery razy mniej od drugiego izotopu, zatem rudy boru należy wzbogacić, zwiększając w danej próbce zawartość boru-10 i odseparowywując go od boru-11.

Bor-10 dzięki swym właściwościom znalazł zastosowanie głównie jako materiał do narzędzi ochrony radiologicznej oraz w terapii nowotworowej. W terapii, składnik zawierający bor-10 umieszcza się blisko guza. Wówczas pacjenta naświetla się względnie niską dawką neutronów termicznych. Powoduje to intensywną i krótką emisje promieniowania alfa pochodzącą od próbki z borem.

symbol izotopu	Z(p)	N(n)	masa izotopu (u)	połowiczny czas rozpadu
6B	5	1	6,04681(75)	brak danych
7B	5	2	7,02992(8)	3 • 10-27 s
8B	5	3	8,0246072(11)	770(3) ms
9B	5	4	9,0133288(11)	8 • 10-23 s
10B	5	5	10,0129370(4)	stabilny
11B	5	6	11,0093054(4)	stabilny
12B	5	7	12,0143521(15)	20,20(2) ms
13B	5	8	13,0177802(12)	17,33(17) ms
14B	5	9	14,025404(23)	12,5(5) ms
15B	5	10	15,031103(24)	9,87(7) ms
16B	5	11	16,03981(6)	mniej niż 1,9 • 10-12 s
17B	5	12	17,04699(18)	5,08(5) ms
18B	5	13	18,05617(86)	mniej niż 26 ns
19B	5	14	19,06373(43)	2,92(13) ms

Używa się go w prętach sterujących w reaktorach jądrowych. Zazwyczaj występuje w postaci węgliku, szkła borowego lub kwasu bornego. W reaktorach PWR kwasem bornym traktuje się wypalone paliwo podczas załadunku, by zmniejszyć reaktywność materiału rozszczepialnego. Bor-10 jest także kandydatem do budowy statków kosmicznych. Załoga w trakcie lotu kosmicznego jest narażona na ogromne ilości szkodliwego promieniowania, a bor oprócz zdolności zatrzymywania promieniowania jonizującego może tworzyć nanorurki oparte na azotku boru (BN).

Bor-11

Bor-11, zwany inaczej borem zubożonym, znalazł zastosowanie jako paliwo w prototypowych reaktora bezneutronowych, w którym inicjatorami są protony o energii 500 keV. Wówczas bor emituje cząsteczki alfa o energii 8,7 MeV, które później biorąc udział w fuzji termojądrowej nie wymagają tak drastycznych środków utrzymania reakcji i nie niszczą reaktora.

Zarówno bor-11 jak i bor-10 używa się w spektroskopii NMR.

Bor a Czarnobyl

Związek boru – a mianowicie węglik boru, był częścią prętów systemu AZ-5. Jednakże sam początek prętów nie był wykonany z części pochłaniającej neutrony, więc przy nagłym wyłączaniu, wypierając wodę z kanałów przez pręty, aktywność wzrastała zamiast maleć. Według jednej z teorii było to bezpośrednią przyczyną awarii.

W akcji likwidacyjnej kwas borny był zrzucany z helikopterów do rdzenia reaktora, by zahamować reakcje jądrowe nadal tam przebiegające. Żołnierze gołymi rękoma zrzucali wprost do wyrwy po wybuchu ze śmigłowców worki ze związkami boru, dolomitem, piaskiem, gliną i ołowiem.