Η ακτινοβολία νετρονίων είναι μια μορφή ιονίζουσας ακτινοβολίας που απαντάται συχνότερα σε πυρηνικούς αντιδραστήρες και πυρηνικές βόμβες. Αποτελείται από νετρόνια, ουδέτερα υποατομικά σωματίδια που αποτελούν τον πυρήνα των ατόμων μαζί με τα πρωτόνια. Τα νετρόνια βρίσκονται σε όλους τους στοιχειώδεις πυρήνες εκτός από το υδρογόνο. Η ακτινοβολία νετρονίων αποτελεί κίνδυνο για την υγεία και θεωρείται ο τέταρτος κύριος τύπος ακτινοβολίας μετά τα σωματίδια άλφα, τα σωματίδια βήτα και τις ακτίνες γάμμα.
Η ακτινοβολία νετρονίων, και το ίδιο το νετρόνιο, ανακαλύφθηκαν στις αρχές της δεκαετίας του 1930 μέσω πειραμάτων που πραγματοποιήθηκαν από τους James Chadwick, Walter Bothe, Herbert Becker και άλλους. Η ακτινοβολία απελευθερώθηκε βομβαρδίζοντας το μεταλλικό βηρύλλιο με σωματίδια άλφα. Η προσεκτική δουλειά του Τσάντγουικ στην απόδειξη της ύπαρξης του νετρονίου του χάρισε το Νόμπελ Φυσικής το 1935.
Ο πιο διάσημος ρόλος της ακτινοβολίας νετρονίων στην παγκόσμια ιστορία προέρχεται από το 1942, όταν κατασκευάστηκε ο πρώτος πυρηνικός αντιδραστήρας στον κόσμο, το Chicago Pile-1 κάτω από το στάδιο του Πανεπιστημίου του Σικάγο. Οι επιστήμονες είχαν θεωρήσει ότι η ενέργεια θα απελευθερωνόταν βομβαρδίζοντας τους ασταθείς πυρήνες ουρανίου με νετρόνια. Επιπλέον, με τη διάσπαση (σχάση) αυτών των πυρήνων ουρανίου, θα μπορούσε να ξεκινήσει μια αυτοσυντηρούμενη αλυσιδωτή αντίδραση. Η απόλυτη μορφή αυτού είναι σε μια πυρηνική βόμβα, όπου μια εξαιρετικά γρήγορη αλληλουχία πυρηνικών αντιδράσεων προκαλεί την απελευθέρωση σημαντικής ποσότητας πυρηνικής ενέργειας σε έναν πυρήνα εμπλουτισμένου ουρανίου, αρκετή για να ανατινάξει ολόκληρες πόλεις. Πριν από τις αρχές της δεκαετίας του 1940, λίγοι επιστήμονες, για να μην αναφέρουμε το ευρύ κοινό, θα μπορούσαν ενδεχομένως να φανταστούν μια τόσο ισχυρή εκρηκτική ύλη ή πηγή ενέργειας.
Η ακτινοβολία νετρονίων έχει την τάση να απορροφάται από τους πυρήνες του υλικού-στόχου της, καθιστώντας το ραδιενεργό. Το μεγαλύτερο μέρος του ραδιενεργού υλικού που παράγεται κατά την έκρηξη μιας πυρηνικής βόμβας δημιουργείται με αυτόν τον τρόπο. Όταν οι άνθρωποι εκτίθενται σε υπερβολική ακτινοβολία νετρονίων, μπορεί στην πραγματικότητα να μετατρέψει τη σάρκα σε ραδιενεργό, σκοτώνοντας γρήγορα το άτυχο άτομο. Αυτή είναι η αρχή πίσω από τη βόμβα νετρονίων, ένα όπλο σχεδιασμένο να απελευθερώνει τεράστιες ποσότητες ακτινοβολίας νετρονίων με σχετικά λίγη θερμότητα ή φως. Η βόμβα νετρονίων είναι ένα πυρηνικό εκρηκτικό που σκοτώνει ανθρώπους και ζώα αλλά αφήνει ανέπαφες τις δομές.