4. NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN LÒ PHẢN ỨNG
4.1.Tính toán chuyển dịch các nơtron và các phép gần đúng được sử dụng
Nhiệm vụ chủ yếu của vật lý lò phản ứng là tìm các thông số tới hạn của lò phản
ứng (lượng nhiên liệu, kích thước vùng hoạt,…) nhờ tính toán các trường nơtron trong lòng lò phản ứng. Quá trình lan truyền nơtron trong môi trường vùng hoạt lò phản ứng là phức tạp. Các nơtron được sinh ra trong phản ứng phân hạch, trong khi lan truyền trong môi trường vùng hoạt, sẽ tán xạ nhiều lần do các va chạm đàn hồi và không đàn hồi với các hạt nhân, sẽ mất năng lượng và đổi hướng chuyển
động, và cuối cùng, sẽ kết thúc chu trình sống của mình theo cách bị hấp thụ, hoặc tham gia vào phản ứng phân hạch mới, hoặc ra khỏi vùng hoạt.
Bài toán chuyển dịch nơtron trong vật chất được trình bày một cách chặt chẽ trong khuôn khổ lý thuyết động học. Tuy nhiên, việc tìm lời giải của phương trình động học, vốn phụ thuộc vào bảy biến số: thời gian (t), năng lượng (E), các góc cực và phương vị (θ, φ) và ba tọa độ không gian (x, y, z), đa phần là không thể thực hiện
được, thậm chí trên những máy tính hiện đại. Trong lý thuyết các lò phản ứng hạt nhân, bài toán đó được giải bằng cách sử dụng một số phép gần đúng thích hợp. Lời giải nhận được trong trường hợp đó cho phép xác định, với sai số chấp nhận
được, các đặc tính vật lý-nơtron toàn phần cơ bản của lò phản ứng, cho biết bản chất các quy luật hình thành trường nơtron. Ngoài ra, chúng còn là cơ sở để xem xét các thuật toán chính xác hơn và các phương pháp xác định các đặc tính vật lý- nơtron của lò phản ứng hoặc của các hệ thống của nó.
Những phép tính gần đúng chủ yếu như sau.
Phép gần đúng khuếch tán. Giả sử, tiết diện tán xạ và trường nơtron không phụ
thuộc vào các biến góc (θ và φ). Như vậy, ý nghĩa về các tính chất tái sinh của lò phản ứng cỡ nhỏ sẽ ít phụ thuộc vào hướng chuyển động của nơtron. Trong trường hợp đó, sự lan truyền nơtron trong môi trường có thể xem như quá trình khuếch tán khí trong khí quyển. Vì vậy phép gần đúng đó có tên là phép gần đúng khuếch tán.
Phép gần đúng đa nhóm. Toàn bộ dải năng lượng (từ năng lượng nhiệt đến ~ 10
MeV) được chia thành một số vùng (nhóm), trong mỗi nhóm đó năng lượng
nơtron được xem như không đổi. Các phương trình dịch chuyển nơtron được viết cho từng nhóm đó. Phép gần đúng đa nhóm đó thường được sử dụng khi tính toán
nhóm, có thể là rất hiệu quảđể mô tả trường nơtron trong các lò phản ứng nơtron nhiệt, đặc biệt là lò WWER.
Phép gần đúng hình học (phép gần đúng một chiều hoặc hai chiều). Để phân tích
định tính các quy luật hình thành trường nơtron thường chỉ cần xem xét lò phản
ứng có hình dạng một chiều đơn giản nhất (hình dạng như vậy là, ví dụ, hình cầu hoặc hình trụ vô tận) hoặc hình dạng hai chiều (ví dụ, một hình trụ hữu hạn) là đủ.
Phép gần đúng tĩnh hoặc không tĩnh. Các thông số tới hạn của lò phản ứng được tìm từ lời giải của các phương trình lò phản ứng trong phép gần đúng tĩnh, khi dòng nơtron không phụ thuộc vào thời gian (phép gần đúng tĩnh). Các bài toán
động học lò phản ứng được giải riêng biệt cũng sử dụng các phép gần đúng khác nhau (ví dụ, phép gần đúng động học điểm, mà sau đây sẽ trình bày).