遅い中性子ほど捕まる。熱中性子で国試に問われる3つを、過去問で押さえる

熱中性子は 0.025 eV、速さは 2200 m/s、捕獲断面積は 1/v。数字と式がばらばらに並んでいて、つながりが見えない。そういう人は多いです。

でも大丈夫です。遅いほど、核のそばに長くいる。だから捕まりやすい。この1本で、数字も式もつながります。

この記事の答えは3つです。

1. まわりの原子と同じくらいまで遅くなった中性子が、熱中性子
2. 熱中性子は核に捕まる（捕獲）。熱中性子では捕獲が主役
3. 捕まりやすさは、速さに反比例する

1. 熱中性子は、もうそれ以上遅くならない

水素にぶつかるたびに、中性子は遅くなります。まわりの原子が熱で揺れるのと同じくらいまで遅くなると、もう遅くならない。これが熱中性子です。エネルギーはおよそ 0.025 eV、速さは秒速約 2200 m。

第74回 午前 問73（0.025 eV の中性子の速度）の正解は 2.2 × 10³ m/s でした。

2. 熱中性子は、核に捕まる

熱中性子は、やがて原子核に取り込まれます。これが捕獲です。中性子は電気を持たないので、核に押し返されません。遅くても、そのまま核に入れます。

上の過去問の正解「熱中性子と物質の相互作用は捕獲反応が支配的である」は、この話です。

3. 捕まりやすさは、速さに反比例

遅いほど、核のそばに長くいるので、捕まりやすい。速い中性子は、同じ核のそばを一瞬で通り過ぎるので、ほとんど捕まりません。そばにいる時間は速さに反比例するので、捕まりやすさ（捕獲断面積）も速さに反比例します。

第77回 午後 問63 で「中性子捕獲断面積は中性子の速度に比例する」が誤りなのはこのためです。

だから中性子を止めたいときは、水を厚く置きます。水素にぶつかって遅くなり、最後は核に捕まって、向こう側へはほとんど出てきません。

よくある取り違え

• 「熱中性子は相互作用しない」：します。捕獲が主役です。
• 「速いほど捕まりやすい」：逆です。遅いほど捕まりやすい（1/v）。
• 「熱中性子は 0.25 eV」：0.025 eV です。

今夜やること

寝る前に、何も見ずに「遅いほど核のそばに長くいる、だから捕まる」と言ってみてください。言えたら、上の過去問をもう一度だけ解く。言えなかったら、3章だけ読み直す。今日はそれでおしまいです。

中性子が遅くなるまでの話は中性子の減速の記事にあります。