2. Tính toán tới hạn sử dụng chƣơng trình MCNP 5.0
2.3.Các định luật tán xạ neutron nhiệt S(α,β)
Trƣớc hết, chúng ta cần tìm hiểu tại sao phải sử dụng các định luật tán xạ S(α,β) đối với chất làm chậm. Khi năng lƣợng của neutron bị giảm xuống còn một vài eV, các chuyển động nhiệt của hạt nhân tán xạ làm ảnh hƣởng rất mạnh tới các cú va chạm. Mô hình đơn giản nhất để giải thích cho hiệu ứng này là lý thuyết về mẫu khí tự do (free gas model), giả thiết rằng các hạt nhân đƣợc tồn tại dƣới một dạng khí đặc biệt (monatomic gas – Đây là một từ ghép bởi “mono” và “atomic”thƣờng đƣợc sử dụng trong ngành hóa học và vật lý để chỉ các nguyên tử không bị hút, ràng buộc bởi các nguyên tử còn lại). Tất các các nguyên tố đều có thể chuyển sang pha khí nếu có đủ điều kiện nhiệt độ thích hợp. Tại điều kiện tiêu chuẩn, tất cả các nguyên tố khí hiếm nhƣ Heli, Neon, Kripton...đều đƣợc coi là “monatomic”. Các chất khí nặng hơn khí hiếm có thể chuyển sang dạng hợp chất nhƣng các chất khí nhẹ hơn thì lại không xảy ra tƣơng tác. Monatomic Hydrogen
57
chiếm 75% khối lƣợng các nguyên tố trong vũ trụ. Đây chính là thiết lập một cách mặc định trong thuật toán của MCNP đối với tƣơng tác của các neutron nhiệt.
Trong thực tế, hầu hết các hạt nhân đều tồn tại dƣới dạng kết hợp của các phân tử trong các chất lỏng và chất rắn. Năng lƣợng có thể đƣợc tích trữ để liên kết hạt nhân dƣới dạng dao động hoặc chuyển động, năng lƣợng liên kết riêng của hạt nhân nguyên tử sẽ ảnh hƣởng tới sự tƣơng tác giữa neutron nhiệt và vật chất. Định luật tán xạ S(α,β) đƣợc sử dụng để giải thích cho hiện tƣợng liên kết trong hạt nhân. Một điều quan trọng phải thừa nhận rằng sự liên kết của Hydro trong nƣớc là hoàn toàn khác với sự liên kết của Hydro trong Polyetylen. Vì vậy, MCNP sử dụng các cơ sở dữ liệu khác nhau đối với sự liên kết của Hydro trong các hợp chất khác nhau đƣợc liệt kê ở bảng 7 sau:
Bảng 7: Khai báo định luật tán xạ trong MCNP
ZAID Mô tả liên kết Đồng vị
Lwtr Hydrogen H1 in light water 1001
Hortho Ortho Hydrogen 1001
Hpara Para Hydrogen 1001
Lmeth Hydrogen in liquid Methane 1001
Smeth Hydrogen in Solid Methane 1001
Poly Hydrogen in Polyetylen 1001
Benz Benzene 1001,6000,6012
h/zr H1 in ZrHx 1001
Dpara Para Deuterium 1002
Dortho Ortho Deuterium 1002
Hwtr Deuterium in heavy water 1002
Be Berryllium Metal 4009
Beo Berryllium Oxide 4009,8016
Grph Graphite 6000, 6012, 40000,
58