Experimentální potvrzení existence neutronů bylo poprvé získáno Chadwikem při bombardování berylia rychlými částicemi alfa. Byla uskutečněna následující jaderná reakce:

    Neutrony vznikající při této reakci dopadaly na parafínový terčík a vyrážely z něj protony, které byly identifikovány pomocí svého náboje. Je důležité poznamenat, že výše uvedená jaderná reakce má dodnes praktický význam. Popsané reakce se využívá v tzv. umělých zdrojích neutronů pro účely neutronové a reaktorové fyziky (např. Pu‑Be, Am‑Be zdroje). Odražených protonů se používá při tzv. nepřímé metodě registrace neutronů. Následující tři části jsou věnovány popisu chování neutronů v jaderném reaktoru a typů jednotlivých jaderných reakcí, ke kterým dochází v reaktorových souborech a také neutronovým účinným průřezům.

Chování neutronů v jaderném reaktoru

    Při fyzikálních výpočtech jaderných reaktorů se obyčejně vychází z průměrného chování neutronů v daném systému. Známe‑li pravděpodobnosti jednotlivých interakcí neutronů s jádry, můžeme určit rozložení hustoty neutronů v reaktoru i rychlosti všech reakcí, ke kterým dochází v důsledku těchto interakcí a tak stanovit i průměrné chování neutronů. Na obr.2.l je schematicky znázorněna dráha neutronu, který vznikl při štěpení v jednopásmovém reaktoru bez reflektoru. Neutrony uvolňované při štěpení mají poměrně vysokou průměrnou energii (2 MeV) a mají libovolný směr. Neutron se pohybuje z místa, kde došlo ke štěpení po přímé dráze až do té doby, než se srazí s jádrem nebo unikne ze systému. V reaktorové fyzice se předpokládá , že oblast vně systému neobsahuje žádný materiál (předpokládá se vakuum), takže nedochází k zpětnému rozptylu neutronů do systému a neutron, který unikl z reaktoru je pro další interakce ztracen. V případě, že neutron prochází v takové blízkosti jádra, že na něj začnou působit jaderné síly (tj. cca 10 ^-15 m), dochází ke srážce, při které se neutron pohltí nebo se změní jeho energie i směr pohybu. V daném případě nás zajímá charakter různých interakcí. Je zřejmý rozdíl mezi rozptylem a pohlcením. Jestliže se neutron při první srážce rozptýlí, ztrácí část své energie a mění směr svého pohybu. Přitom existuje určitá pravděpodobnost, že neutron pohybující se v novém směru buď dosáhne rozhraní a opustí systém, nebo se opět srazí s jádrem, přičemž může dojít k jeho absorpci nebo rozptylu s odpovídající ztrátou energie a opětovnou změnou směru pohybu. Dráha každého neutronu v objemu systému má tvar složité lomené čáry, která má počátek v bodě vzniku neutronu a konec v bodě, kde je absorbován nebo kde přechází hranici reaktoru.

Schéma dráhy neutronu v reaktoru:

1 - počátek dráhy, 2 - rozptyl,

3 - absorpce, 4 - únik z reaktoru.

    Změna kinetické energie neutronu mezi jednotlivými srážkami je určena rychlostí v každém jednotlivém přímočarém úseku dráhy a má tvar stupňovité funkce. Při každém rozptylu se energie neutronu mění skokem.

Změna energie neutronu při rozptylu.