一个中子与一座城的奇妙反应「一个中子与一座城的奇妙反应」

来源：人民网－人民日报

图①：松山湖一隅。 冉雪梅摄 图②：中国散裂中子源直线加速器。 张 纬摄 图③：中国散裂中子源举办公众开放活动。 孙俊杰摄(影像中国) 图④：俯瞰中国散裂中子源。 张 纬摄

直径只有原子的十万分之一，质量为1.6749286 ×10-27千克，平均寿命为896秒……

这是中子，原子核包含的两种粒子之一，算得上“微不足道”。

然而，正是这般“微不足道”的中子，“落在”广东的“制造业之都”东莞，扎根巍峨山下、松山湖边，4年多来，“散裂”出科研的“庞然密林”：

500多人的“科研天团”、800多项研究课题、3800多名注册用户来了；一批高校院所、实验室、研发机构、青创基地接茬落户，一群群教授、研究员甚至院士常常在不经意间和寻常“老莞”擦肩而过；松山湖科学城和深圳光明科学城一道被纳入大湾区综合性国家科学中心先行启动区……

一切变化，还要从一群人和一个大科学装置——中国散裂中子源说起。

磁 吸

小小中子，看不见、摸不着，却吸引一流科研机构、重大科技基础设施纷纷前来，对海内外高端创新资源的集聚效应日益显现

现任中国科学院高能物理研究所所务委员、东莞研究部副主任王生，就是这群人中的一个。

2017年6月，他和中科院院士、中国散裂中子源工程总指挥陈和生，高能所副所长、东莞研究部主任陈延伟，一起接待了来调研的时任中科院副院长王恩哥。彼时，距离中国散裂中子源首次打靶成功、获得中子束流还有两个多月。

说起散裂中子源的用处，陈和生有一段比喻：“散裂中子源就像‘超级显微镜’，是研究物质材料微观结构的理想探针，为我国材料科技、物理、化学化工、生命科学、资源环境和新能源等领域的研究提供了一个技术先进、功能强大的科研平台。”

这其中的材料科技，就是王恩哥的专业领域。当年底，在王恩哥发起推动下，广东首批4家省实验室之一的松山湖材料实验室启动建设，并于次年4月注册成立，选址就在距离散裂中子源数公里开外。至今，实验室已聚集600多名科研人员，引进创新样板工厂团队25个，注册成立38家产业化公司，注册资本超过3亿元。

小小中子，看不见、摸不着，甚至不带电，竟有如此强的“磁吸力”？

对此，王生科普道，中子和X射线一样，都是研究物质结构和动力学的强有力工具，但与后者主要和原子核外电子发生作用不同，中子是与原子核作用，即“遇见”原子核时发生散射或反射，通过分析中子的飞行轨迹，反推出原子核的内部结构，从而进行科学研究，“因此，在‘透视’材料微观结构和性能，研发新型前沿材料上，散裂中子源有不可替代的作用。”

为国家探索前沿科学问题、攻克产业关键核心技术，这是王生和同事们不远千里从北京来到广东，花6年半时间建设大科学装置的初心。

其实，我国早在本世纪初就开始谋划建设散裂中子源，最终确定由中科院和广东省共同建设，落地东莞松山湖。如今，中国首台、世界第四台脉冲型散裂中子源，总投资约23.5亿元，设备国产化率达到90%以上，装置整体设计先进，研制设备质量精良，靶站最高中子效率和3台谱仪综合性能达到国际先进水平。

这台投资规模巨大的“国之重器”，结束了珠三角地区没有国家大科学装置的历史。“中国散裂中子源在东莞的成功建设，展示了广东省引进大科学装置、推动科技创新的决心和成就，吸引了国内许多一流的科研机构落户广东，共同建设大科学装置。”陈和生感慨。

中国散裂中子源规划建设时，还没有“粤港澳大湾区”的概念。“落地东莞是富有远见的决定，有利于优化中国大科学装置的布局，把基础研究和应用基础研究的雄厚实力、珠三角地区强劲的经济实力，以及对科学技术和产业升级的迫切需求结合起来。”东莞市委副书记、松山湖高新区党工委书记刘炜说，中国散裂中子源的磁吸效应对海内外高端创新资源的集聚效应日益显现。

香港大学教授黄明欣长期从事材料研究，过去他需要向国外的散裂中子源申请机时，设计好实验步骤，把材料寄到国外，做好实验之后，再传回数据。2018年8月，中国散裂中子源正式投入运行。“在自家门口做实验，太方便了。”当时，具有广泛应用前景的“超级钢”正进入黄明欣的视野。利用中国散裂中子源的通用粉末衍射仪，他的团队发现了强度高而且韧性好的“超级钢”微观机制，为改进这种钢的断裂、韧性和腐蚀性等问题提供了关键数据支撑。

如今，以中国散裂中子源为起点，广东重大科技基础设施实现了“从0到1”“从1到多”的跨越，江门中微子实验、惠州的强流重离子加速器和加速器驱动嬗变研究装置等一批国家重大科技基础设施先后落地建设，探索未知世界、发现自然规律、引领技术变革。

撞 击

这一撞，不仅“撞”出了中子束流，还“撞击”着东莞的“世界工厂”城市理念，“撞”出巨大的发展空间

“你看，散裂中子源装置主要包括1台负氢离子直线加速器、1台快循环质子同步加速器、2条束流输运线、1个靶站，以及一期3台谱仪。”实验楼的沙盘模型前，中国散裂中子源研究员李晓挨个介绍不同设备的名字和用处。

“简单说，就是用高能质子束去撞击重原子靶。这里面最关键的是加速，跑不快，撞不开，一切都是空谈。”李晓说，经过直线、循环加速，质子束的速度被提升到0.9倍光速，然后“轰”一下，被撞出来的中子四散飞奔。

整个过程，用时约0.02秒。然而，从北京的中科院高能所大院到东莞山脚边的第一条中子束流，这条路，科学家们却走了十几年。

王生全程参与了散裂中子源的建设和运行，“不仅装置极为庞大，而且部件繁多，工艺极其复杂。大家为同一个目标汇聚在这里，记不清度过了多少个不眠之夜。”

国内首次研制快循环同步加速器的25赫兹交流磁铁；创新性提出谐振磁铁电源的谐波补偿方法，解决了多台磁铁之间的磁场同步问题，效果优于国外散裂中子源……一个个技术挑战被逐一攻克。

2017年8月，中国散裂中子源首次打靶成功。当时，人们可能想不到，这一撞，不仅“撞”出了中子束流，还“撞击”着东莞作为“世界工厂”的城市理念，为这座城市、广东，乃至后来的大湾区，“撞”出巨大的发展空间。

撞击而来的中子束流，慢化后通过中子导管引入特定的谱仪，即可开展实验研究。在一期工程已建成并对外开放3台谱仪的基础上，中国散裂中子源还与各高校、研究机构等积极开展合作，共同建设8台合作谱仪。“每个谱仪就相当于一个实验站，对应不同的实验领域和方向。”王生解释。

其中，由东莞理工学院投资8000万元，联合中国散裂中子源和香港城市大学建设的多物理谱仪是国内首台中子全散射谱仪，可用于不同有序度材料的结构研究。自2021年10月正式向全球的科研人员开放以来，香港中文大学、香港科技大学、香港理工大学、澳门科技大学等高校的用户在这里开展多项实验研究。

从最初不为人所知，到吸引各路“科研天团”纷至沓来，对科学的向往像涟漪般，在这里圈圈荡开。

从2012年中国散裂中子源土建动工开始，王生每年待在东莞的时间超过300天，早就把这里当成了自己的第二个家。以前，他总觉得东莞是个遍地车间的“大工厂”，但随着周边聚集起越来越多“学术大咖”、科研“大牛”，看着一排排人才公寓、科研院所等鳞次栉比，他明显感受到，科学城的成色愈加鲜明了。

当然，作为开放共享的平台，中国散裂中子源同样服务于建造它的中科院高能物理研究所的科学家，开展相关学科的前沿研究。散裂中子源的开放运行也已吸引一些国际一流专家来高能所工作。但王生说，他们自己也要像大家一样申请机时。散裂中子源主要服务于国家战略需求，为利用这个平台开展研究的科学家提供最好的研究条件和科研服务。2018年以来，中国散裂中子源完成7轮开放运行，科学产出重点在航空航天、量子、能源、合金、高分子、信息材料等领域，目前已在《科学》《自然通讯》《先进材料》《美国化学会志》等期刊上发表文章120余篇。近年来中国中子散射用户快速增长，今年上半年收到课题474项，同比增长89%，国家重大需求用户增长较快。

“目前，我们一年开放机时超过5000小时，运行效率达到97%，仍然供不应求。”王生坦言，现在只有1/3的申请能得到满足，只能尽量增加开放时间。好消息是，中国散裂中子源正在布局二期工程。届时中子谱仪总数将达20台，加速器打靶束流功率将从100千瓦提升到500千瓦，研究能力将大幅度提升。

散 裂

中子“扎根”，“散裂”出“庞然密林”，许多创新研究在东莞和大湾区落地，科学装置的建设也推动当地产业迭代升级，“科技创新 先进制造”被定义为城市特色

在王生推荐下，记者来到南方医科大学附属东莞医院(东莞市人民医院)。一栋新的大楼已经封顶，楼体上的蓝色条幅写着“东莞市人民医院硼中子俘获治疗(BNCT)项目治疗中心大楼”，紧挨着它，另一栋 “BNCT研究楼”也在施工中。

这是落户在该院的硼中子俘获治疗项目——中国散裂中子源“散裂”出的一个重大成果，今年底将竣工并安装第一台实验机。

“项目建成后将立足东莞、辐射大湾区，为恶性肿瘤等患者提供全新的治疗手段，并大力推进恶性肿瘤治疗和研究领域的发展。”该院党委书记蔡立民说。

硼中子俘获疗法开创了攻克恶性肿瘤的新途径。它利用了含硼药物进入人体后会在癌细胞中富集，并且能够俘获热中子的特性，通过用热中子照射，发生俘获反应产生的约230万电子伏裂变能，仅作用在约10微米的癌细胞上，彻底破坏其遗传链结构，使其不能修复而死亡；同时周围不含或极少含硼的正常细胞在中子照射下不受伤害，从而精准杀伤恶性肿瘤。

放眼国际，硼中子俘获治疗设备已在日本上市。东莞能突破这一关键核心技术的自主可控，得益于院地企之间的一次联动：2018年东莞市两会上，中科院高能物理研究所副研究员、后来成为BNCT治疗端运行负责人的童剑飞提交了一份建议书，报告了陈和生院士团队自主研发的我国首台加速器硼中子俘获治疗实验装置，并提出有技术转化的价值。东莞十分重视，经过审慎评估，决定在东莞市人民医院建设硼中子俘获治疗项目。

“这不仅是一个造福患者的治疗项目，未来在治疗规范、适应症以及硼药等相关领域的基础研究前景广阔，也将是一个肿瘤相关人才聚集和团队创新的绝佳科研平台。”虽然项目真正应用到临床还得再等几年，但蔡立民已十分憧憬。

自中国散裂中子源投入正式运行以来，来自粤港澳大湾区的用户超过1/4，许多创新研究在东莞本地和大湾区实现了落地。反过来，中国散裂中子源的建设也离不开各方的配套设备供应，这推动着本地产业的迭代升级。“我们在有意培养广东本地的厂商来合作解决问题。为了把装置的指标推到极致，经常需要最前沿的技术。”王生说。

就拿中子衍射谱仪闪烁体探测器来说，乍看只是个其貌不扬的金属盒子，却是散裂中子源谱仪的关键核心装备。“它的探测有效面积非常大，在散裂中子源的中子探测领域里，可以提供非常全面、更加多维的信息。”东莞理工学院科技创新研究院副院长魏亚东说。

过去，中国散裂中子源中子检测关键设备依赖国外进口。为实现国产化，自2019年5月开始，散裂中子源科学中心与东莞理工学院共建了先进探测技术联合实验室，联合开展先进粒子探测技术研究。研究团队先后成功突破探测器光纤加工塑形、闪烁屏精密成型和波移光纤端面耦合等一系列关键制造技术。目前，为散裂中子源量身定制的闪烁体探测器已实现批量生产，并通过中子束流测试，关键性能达到相关设计指标，即将安装到谱仪上。

虽然是定制实验设备，不可能给实验室创造很大的出货量，但在魏亚东看来，为实现批量自动化生产，实验室师生共同研发了独一无二的制造加工设备，将来可以在中子探测器的工程化和装备制造的产业化方面，开拓新的空间。

影响更深远的“散裂”，还折射在东莞的城市气质上。陈和生清楚地记得，打靶成功当晚，几个年轻人在餐馆用餐，相关的电视新闻正好播出，一个陌生人听闻他们是中国散裂中子源的科研团队后，临走时悄悄为他们结了账。“虽然是件小事，但能感觉到东莞市民对团队的尊重。”陈和生说。

“源头创新、技术创新、成果转化、企业培育”，如今，东莞打造了全链条创新体系，技术创新活跃度迅速提升：2021年，全市研发经费支出占GDP的比重达到3.54%，位居广东省第二；科技创新综合竞争力挺进全国城市20强……

“科技创新 先进制造”被定义为未来5年东莞的城市特色。“东莞将进一步加大科技创新赋能力度，与粤港澳大湾区其他城市错位发展，形成最佳拍档，扎扎实实推进自身的高质量发展。”东莞市委书记肖亚非说。

这样的愿景，离不开王生和同事们的努力，离不开中国散裂中子源等大科学装置对科研、产业乃至城市的持续磁吸、撞击、散裂。一个中子与一座城的奇妙反应，还在继续……

本期策划：管璇悦《 人民日报 》( 2022年09月08日 13 版)

为什么是一个人和一座城呢？

一个人，除了生他养他那个叫故乡的地方外，总要和另外的一个城发生关系——求学、谋生、或是扎根。

一个人和一个城的关系，有多奇妙？

起初，总会有各种理由，一个人强行插入一座城，也不问城乐不乐意。

张爱玲说，一个人，爱恨一座城。说的是人和城的关系，是基于爱情而发生的：因为某个人，爱上一座城；又或因为某个人，离开一座城。

这时的人和城，是有温度的。不论是温暖如37.2℃，还是刺骨到零下，人在城中，笑啊哭啊，走遍城市的每个角落，尽情的舔舐着它的美，摩擦着它的皮毛。

人和城，还有一种比较自来熟的关系，叫“理想”，比如北上广深——漂。

“一个人住在这城市

为了填饱肚子就已精疲力尽

还谈什么理想

那是我们的美梦；

梦醒后 还是依然奔波在风雨的街头

有时候想哭就把泪 咽进一腔热血的胸口；

公车上我睡过了车站

一路上我望着霓虹的北京

我的理想把我丢在这个拥挤的人潮

车窗外已经是一片白雪茫茫；

又一个四季在轮回

而我一无所获的坐在街头

只有理想在支撑着那些麻木的血肉；

理想今年你几岁

你总是诱惑着年轻的朋友

你总是谢了又开 给我惊喜

又让我沉入失望的生活里；

又一个年代在变换

我已不是无悔的那个青年

青春被时光抛弃

已是当父亲的年纪；

理想永远都年轻

你让我倔强地反抗着命运

你让我变得苍白

却依然天真的相信花儿会再次的盛开”

就这样，起起落落，飘飘荡荡，执念于理想的人，挣扎在城市包容万千的怀抱里。

人说 “我饿了”

城说 “没关系，大街小巷的美食，随你挑”

人说 “我好累”

城说 “我有健身会所，休闲spa，还有地铁直达、多重绿化的小床”

人说 “我孤独了”

城说 “去公园遛狗，还是坐飞机去打炮”

人说 “我想征服……”

城说 “哦”

中子与物质作用的微观过程

中子与核相互作用主要为微观过程，即为中子与原子核引起的核反应，由于原子半径比核半径大n个数量级，所以，核与核之间的距离可以视为是比较大的，彼此间是孤立的。中子引起的核反应有下面几种形式：

放射性勘探方法

当中子与物质发生作用时，中子和原子核之间的各种反应都可能发生，而发生各种中子反应都有一定的截面，不同的反应其反应截面的大小主要取决于靶核的质量数A、中子能量En和反应类型。

(一)弹性散射

所谓弹性散射，是指中子与原子核发生碰撞后，系统的总动能不变，而中子将部分动能传递给原子核，核并未被激发仍处于基态，但却获得了能量。这是中子在物质中损失能量被减速的主要过程。

从反应机制看，有两种不同的反应，一种是势散射，即中子在核力场的作用下改变原来的运动方向；另一种是中子被原子核所吸收形成复合核，复合核处于激发态，激发态的复合核放出一个中子而回至基态。从力学观点来看，不论哪一种机制，弹性散射过程前后，整个系统保持动能和动量守恒，中子能量的减少等于反冲核获得的动能。从能量和动量关系得到，中子的动量损失或反冲核获得的动能为

放射性勘探方法

式中:EM为反冲核的动能;En、E'n分别为碰撞前、后中子的动能;M为反冲核质量;m为中子质量;φ为实验室坐标系中反冲核的反冲角。

从上式可能看出，原子核的质量越小，在弹性散射过程中，中子损失的能量或原子核得到的反冲能越大。

弹性散射以(n，n)表示。第一个n表示入射前的中子，第二个n表示散射后的中子。

可以利用弹性散射使中子速度降低，将快中子转变为慢中子。

(二)非弹性散射

中子与核相互作用，损失能量，靶核处于激发态的过程称为非弹性散射，记(n，n')反应。中子必须具备使靶核处于第一激发态的能量，才能发生这类反应。因此，非弹性散射具有能量阈值的特征。该阈值与核的种类有关。

通常，核的第一激发态能量随着质量数的增加而降低。那么，初始中子的能量越高，非弹性散射后核所处的激发态也越高。在高激发区域里，能级数量增加，其结果是非弹性散射截面随着中子能量的增加而增加。图5-1表明，这种关系对于重核表现得更为明显。

当中子能量一定时，非弹性散射截面随靶核质量数的增加而增大，如图5-2所示。这有两层含义：

第一，随着靶核质量数A的增大，核的直径增加，也就是核的几何截面增大，因而相互作用的几率增加。实验证实，

值与核的直径成正比，对14MeV中子，有以下形式的经验公式

放射性勘探方法

式中，

以靶恩为单位。

图5-1 非弹性散射截面与中子能量的关系

图5-2 14MeV中子非弹性散射截面与介质材料的关系

第二，核越重它的能级数也越大，发生(n，n')反应的几率也就增大。如图5-2所示，在中等及重核上，14MeV中子发生非弹性散射的截面大约为2b(靶恩)，这个值十分接近弹性散射截面，对这种能量而言，发生在大多数元素的原子核上的两种散射，实际上具有相同的概率。

(三)中子的倍增反应

快中子能引起吸热的 (n,2n)反应。这个反应的能量阈值是靶核中的中子结合能。对于大多数核 (n,2n)反应的能量阈值在 7~15MeV 之间。如果中子源是由中子发生器担任,在发生器内进行了3H(d,n)4He反应,并产生初始能量为 14MeV的中子,那么对于一系列造岩元素的原子核都可以引起 (n,2n)反应。

(n，2n)反应与快中子引起的其他反应(如发射带电粒子的(n，p)反应及(n，α)反应)相互竞争。对于高原子序数原子核，超过高的库仑势垒放出带电粒子是比较困难的。当中子能量高于阈值时，(n，2n)反应占了优势。

对于14MeV快中子，发生(n，2n)反应的截面值在10-29m2范围，某些核可以达到1b。而对于含较多中子的核，特别是中子数等于下列“奇异数”之一的核：2、8、20、50、80、126等，(n，2n)反应截面都偏低。

(四)发射带电粒子的反应

快中子与物质相互作用发射带电粒子反应中，(n，p)、(n，α)反应是主要的。高库仑势垒是控制这类反应几率的重要因素。与中子相互作用而形成的、来自核中的质子和α粒子被势垒所阻挡。库仑势垒高度Uk与核的原子序数Z及其半径R有如下关系：

放射性勘探方法

式中：zi为质子或α粒子的原子序数；e为电子电荷。

发射带电粒子反应的条件可以写成以下的式子

放射性勘探方法

式中：E为中子的动能；ε是中子与靶核的结合能；εi为带电粒子与生成核的结合能；差值ε-εi称为反应热能，以Q表示。

核越重，库仑势垒越高，因而发生(n，p)、(n，α)反应的几率越小。随着核的原子序数的增高，阈能增加。当中子能量大于阈值时，才有可能发生这类反应。图5-3、图5-4表明，在中子能量超过反应能量阈值后，反应截面就很快增加。

对某些轻核，(n，p)和(n，α)核反应占有重要地位。对这些核，库仑势垒总是很小的，实际上它对反应几率已不存在影响，3He、6Li和10B的核甚至在慢中子作用下都能发生反应并伴随放出能量，为了探测中子，常利用这些核的下列核反应：3He(n，P)3H(Q=0.77MeV)；6Li(n，α)3H(Q=4.78MeV)；10B(n，α)7Li(Q=2.78MeV)。图5-5绘出了这些核反应的截面与中子能量的关系。由曲线可见，对于慢中子，以上各类反应的截面值都特别大。

氟发生19F(n，α)16N反应，在核方法中有重要意义。这个反应的阈值为1.6MeV，无论在实验室还是在野外条件下，快速测量岩石中的氟都利用这个反应。

图5-3 不同核(n，p)反应截面与中子能量关系

放射性勘探方法

图5-4 不同核(n，α)反应截面与中子能量关系

放射性勘探方法

图5-5 轻核 (n，P)，(n，α)反应截面与中子能量关系

1—3He(n，p)3H；2—10B(n，α)7Li；3-6Li(n，α)3H

(五)辐射俘获

辐射俘获或称为(n，γ)反应，是吸收中子伴随放出γ光子的反应。实际上除4He外几乎所有的核都能俘获中子。

中等及重核辐射俘获中子的截面值整体而言是高的，而对于轻核是低值。同时，这个反应的截面(σn，γ)与靶核内的中子数量有关。同一元素的同位素往往具有完全不同的吸收中子的能力。例如138Ba俘获热中子的截面值等于0.55b；而该元素的另一同位素136Ba，俘获热中子的截面值几乎增大20倍达10b。对此可以作如下解释：在138Ba核中，其中子数等于82(它是一个“奇异数”)；中子数为“奇异数”的所有原子核，它的(n，γ)反应都是低值。

图5-6 198Au核辐射俘获截面与中子能量关系

任何能量的中子都可以发生辐射俘获反应。但是，慢中子引起(n，γ)反应的截面值大于快中子，它通过核的空间花费的时间长，相互作用的几率就大。在很多核的吸收截面与中子能量的关系曲线上，有共振吸收的特点，图5-6是一个典型的例子。从图中可以看出，对于198Au，当中子能量为4.9eV时，σn，γ值出现突变，达3×104b。它是热中子俘获截面值的300倍。

具有质量数为A的原子核，俘获一个中子后，形成的新核质量数为A+1，并处于激发态。其能量为

放射性勘探方法

式中：ε为生成核中的中子结合能；E是俘获中子的动能。

设假A1，而且入射中子能量很低，即E≈0，则E*=ε，对于大多数核来讲，中子的结合能为7～8MeV。生成核具有很大的激发能，这就是说，甚至是俘获热中子，在生成核的能谱图上，激发级也是很高的(图5-7)。

图5-7 辐射俘获形成核退激过程及相应γ谱线示意图

处于激发状态下的核，寿命通常是极短的，约为10-9s量级，可以认为，是在一瞬间通过放出γ射线来退激。退出激发态的过程，可以是直接返回到基态，也可以逐次返回到基态。第一种情况下，放出的γ光子具有最大的能量(图5-7)。而对于后者，则以放出具有较低能量的多个γ光子，这样俘获中子后，所得到的γ射线谱往往是一个复杂谱，它反映了俘获中子后，生成核的能级结构。既然每一个核具有自己特有的激发能级结构，那么，根据辐射俘获放出的γ射线就能鉴定靶核的性质。

如上所述，与中子相互作用发生(n，γ)反应将导致新的放射性核素的生成，而生成核具有各不相同的半衰期，从数秒到许多年。

在放射性方法中，辐射俘获具有十分重要的地位。岩矿石元素分析的很多方法都是以测定(n，γ)反应后生成核的射线为基础的。通过测量俘获中子后放出的特征γ射线，可以确定靶核的性质并测定它的含量。

(六)中子作用下的核裂变

中子引起的铀裂变具有重要意义。铀的天然同位素235U和238U发生裂变反应是存在差异的。235U的裂变截面(σn，f)在低能中子的范围内增长很快，如图5-8所示，热中子引起235U核的裂变反应截面值大于103b。238U仅对快中子才发生裂变反应，且具有中子能量阈值，该值接近于1MeV，如图5-8所示。中子能量大于阈值后，随着中子能量的增加，截面值增加到0.5b，且出现一个平台。当中子能量达6MeV时，截面又重新增大。这是因为出现了新的裂变反应，引发(n，n')反应，即中子的非弹性散射。此时，238U核获得了巨大的激发能而具有新的裂变能力。

由图5-8可见，在快中子作用下，238U裂变截面不大于1.5b，而235U在慢中子作用下的裂变截面σn，f要比前者大1000倍。所以，虽然在天然铀中235U的丰度值很小(仅为0.7%)，但在中子引起的裂变反应中恰恰是235U作了主要贡献。

图5-8 铀核裂变截面与中子能量关系

铀核裂变的结果出现了次级中子，热中子引起235U一次裂变平均产生2.4个次级中子。这些中子的大部分是瞬发的，只有近2%的中子是缓发的。它们的半衰期分为几个组，从几秒到数十秒，这类中子称为缓发中子。无论是瞬发中子还是缓发中子在放射性方法中都得到应用。利用它们可以在天然产状下直接测定矿石中的铀含量。