إنتشار النيوترونات Neutron Diffusion

ما يهمنا هنا هو تفاعلات التشتت المرن بين النيوترون والنواة. حيث يتحرك النيوترون في خط مستقيم أثر كل تصادم مع النواة. وبعد أن يتم التصادم يتحرك النيوترون في اتجاه معين يمكن تحديده حسب احتمالات التوزيع. وعلى كل حال عندما يوجد عدد كبير من النيوترونات فإننا نجد أن هناك محصلة انتشار للنيوترونات من القطاع ذي الكثافة النيوترونية العالية إلى القطاع ذي الكثافة الأقل.

عندما تنطلق النيوترونات من الانشطار النووي فإنها غالباً ما تكون سريعة، وفي حالة المفاعلات الحرارية المتوسطة فإنه يجب أن تهدأ هذه النيوترونات إلى هذه الطاقات ويتم ذلك عن طريق تصادمها مع المادة المهدئة. وخلال عملية التباطؤ هذه قد تتمكن النيوترونات ايضاً من التسرب خارج المنظومة. ومن ثم فإن علاقات الاتزان النيوتروني يجب أن تعتمد على الطاقة كما تعتمد على الموضع. وبالتالي نجد أنفسنا بحاجة إلى تقسيم المشكلة إلى عدة أجزاء .

أولاً: معالجة مشكلة انتشار مجموعة من النيوترونات وحيدة الطاقة عن طريق التصادمات المرنة. وهذا يتأتى عندما تعالج مشكلة انتشار النيوترونات الحرارية خلال منظومة ذات امتصاص منخفض.

ثانياً: معالجة مشكلة الانتشار عندما يحدث تصادم أو شتت يعقبه فقد للطاقة بالإضافة إلى تغير الموضع. وذلك كما يحدث عند معالجة انتشار النيوترونات السريعة في المنظومة. وهذا يزيد المشكلة تعقيداً. ومن ثم يمكن معالجة توزيع النيوترونات كدالة في الطاقة بغض النظر عن موضعها.

وهكذا نجد أنه بدمج النتائج المتحصل عليها من الحالتين يمكن كتابة المعادلة المميزة للمفاعل الحرج.

يمكن معالجة انتشار النيوترونات كانتشار الغازات وقد يكون أبسط من الأخير إذ أنه نظراً لصغر كثافة النيوترونات في المفاعل فإن التصادمات بين هذه النيوترونات بعضها البعض يكاد يكون معدوماً، بينما يشكل التصادم مع الأنوية الثابتة في المنظومة التفاعل الرئيسي. ومن ثم يشبه انتشار النيوترونات انتشار الإلكترونات في المعدن.

تعتمد طريقة التحليل على اعتبار عنصر حجم صغير موضوع في مكان ما بالمنظومة ثم نقوم بحساب تيار النيوترونات الداخل والخارج إلى ومن هذا العنصر. وفي حالة الاستقرار يجب أن تكون المحصلة مساوية للصفر. وعلى كل حال فإن تقدير الحل الشامل يعتبر صعباً ومضنياً إلا أننا سنقوم ببعض التقريبات التي لن تبعد بنا كثيراً عن الحل العملي. وفي نفس الوقت توفر علينا الجهد والوقت. خصوصاً وأننا عندما نتعامل مع المفاعل فإننا نتعامل مع منظومة تحتوي الكثير من المواد المتباينة. مثل المواد الانشطارية والمهدى ء والمبرد والمواد الإنشائية والواقية وغير ذلك.