Trong vật lý lò phản ứng, quá trình xác lập cân bằng nhiệt giữa đám mây nơtron
và các hạt nhân và các phân tử môi trường được gọi là quá trình nhiệt hóa
(thermalization). Trong điều kiện thành phần đồng vị thực của vùng hoạt và hình dạng thực của lò phản ứng, do có quá trình hấp thụ và rò rỉ nơtron nên không thể đạt được cân bằng nhiệt hoàn toàn cho các nguyên tử của môi trường lò phản ứng.
Vì vậy, phổ nơtron nhiệt (trong vùng năng lượng E < 0,2 eV) trong lò phản ứng nơtron nhiệt được mô tả bằng phân bố Macxel, nhưng dịch về phía năng lượng lớn hơn so với phổ mô tả chuyển động nhiệt của các nguyên tử và phân tử môi trường. Sự phân bố theo năng lượng đó đối với mật độ nơtron n(E) có dạng tiêu chuẩn
( ) 1/23/2exp( ) , ( ) T E n E dE E C n = kT −kT dE (2.13.2)
ở đây, T – nhiệt độ hiệu dụng của đám mây nơtron, K; nT – mật độ nơtron nhiệt;
k = 1,38.10-23 J/K = 8,62.10-5 eV/K – hằng số Bolsman, C – hằng sốđược xác định từđiều kiện (2.13.4) 0 ( ) T. n E dE n ∞ = ∫
Quá trình nhiệt hóa cần được tính đến đối với các lò phản ứng nơtron nhiệt, và có thể bỏ qua đối với các lò phản ứng nơtron nhanh. Tốc độ có xác suất lớn hơn cả
của nơtron nhiệt vT được xác định bởi nhiệt độ môi trường và có thể được tính theo công thức T 2 , X n kT v m = = (2.13.5)
ở đây, mn – khối lượng nơtron, g. Dễ dàng tính được, ở nhiệt độ môi trường 200C, tốc độ nơtron đang nằm trong cân bằng nhiệt với môi trường là 2200 m.s, điều này phù hợp với năng lượng nơtron 0,025 eV. Tốc độ nói trên là quan trọng trong vật lý lò phản ứng, bởi vì phần lớn các tiết diện đối với nơtron nhiệt đều được đo ở
200C.
Các câu hỏi cho mục “Cơ sở vật lý nơtron”
1. Định nghĩa dòng và thông lượng nơtron. Tiết diện vi mô và tiết diện vĩ mô là gì? 2. Độ dài quãng chạy, độ dài khuếch tán là gì?
3. Hãy nêu các tính chất cơ bản của nơtron (khối lượng, điện tích). Phân loại các nơtron theo năng lượng?
4. Các nơtron tham gia vào các phản ứng hạt nhân quan trọng đối nào với hoạt động của lò phản ứng?
5. Bản chất hiệu ứng Dopler là gì? Nó thể hiện như thế nào trong tương tác nơtron với hạt nhân?
6. Tại sao một số hạt nhân có khả năng phân hạch dưới tác động của nơtron? Sản phẩm phân hạch của hạt nhân là gì?
7. Do các tương tác nào mà các mảnh vỡ phân hạch có được động năng (năng lượng hạt nhân, điện từ và yếu)?
8. Các nuclit nào là phân hạch? Là có ngưỡng?Các sản phẩm phân hạch có những tính chất gì? (Nêu những nuclit đặc trưng, số hiệu nguyên tử, tính ổn ddingj, tiết diện bắt nơtron của chúng).
9. Cho biết sự phụ thuộc định lượng của tiết diện phân hạch vào năng lượng đối với các nuclit phân hạch và nuclit có ngưỡng.
10.Cho biết hiệu xuất của các nơtron tức thuwoif và đến chậm (sự khác nhau giữa chúng về năng lượng, tỷ phần hiệu xuất, thời gian). Xác định vai trò của các nơtron sinh chậm.
11.Dưới tác động của các quá trình vật lý nào mà phổ các nơtron được định hình trong vùng hoạt?