neutronų difuzija

neutrònų difùzija, neutronų, daug kartų keičiančių kryptį ir greitį dėl susidūrimų su atomų branduoliais, sklidimas medžiagoje. Neutronų šaltiniai spinduliuoja nuo 100 keV iki kelių MeV energijos neutronus. Difunduojant greitiesiems neutronams jų kinetinė energija sumažėja iki šiluminių neutronų energijos ir energinis pasiskirstymas artėja prie pusiausvirojo pasiskirstymo, artimo Maxwello skirstiniui. Jei neutronų, sklindančių medžiagoje iš sunkiųjų cheminių elementų, pvz., švino, energijos nepakanka netampriajai sklaidai, jų lėtinimo galima nepaisyti ir erdvinis neutronų pasiskirstymas įvertinamas paprastais difuzijos dėsniais: δn/δt = DΔn + q – n(r)/τ; čia n(r) – neutronų tankis taške, kurį nusako spindulys vektorius r, D = 1/3λν – difuzijos koeficientas (λ – vidutinis laisvasis neutrono kelias medžiagoje, ν – neutrono greitis), Δ – Laplace’o operatorius, q – neutronų atsiradimo sparta per 1 s 1 cm³ tūryje, τ = λ_c/ν – neutronų vidutinio gyvavimo trukmė (λ_c – vidutinis laisvasis neutronų kelias iki pagavimo, kai juos sugeria atomų branduoliai; ν/λ_c = 1/τ – vieno neutrono pagavimo per sekundę tikimybė, n/τ – pagavimų skaičius tūrio vienete). Kai difuzija nevyksta, t. y. δn/δt = 0, DΔn + q – n/τ = 0. Šios lygties sprendiniai, tenkinantys kraštines sąlygas, vaizduoja greitųjų neutronų erdvinį pasiskirstymą medžiagoje iš sunkiųjų cheminių elementų arba lėtųjų neutronų sklidimą nelabai sugeriančioje (sklaidančioje) terpėje. Neutronams sklindant terpėje iš lengviausių cheminių elementų neutronai lėtėja, o keičiantis neutronų energijai, kinta jų laisvasis kelias. Vykstant neutronų difuzijai lėtiklyje nuolat kinta jų energinis pasiskirstymas. Neutronų pasiskirstymą erdvėje galima gauti sprendžiant diferencialinę Fermi lygtį su atitinkamomis kraštinėmis ir pradinėmis sąlygomis. Šiluminių neutronų difuziją apibūdina ne tik difuzijos koeficientas D, bet ir vidutinio atstumo L_Š nuo šiluminio neutronų susidarymo taško iki jų pagavimo taško kvadratas L_Š2 = 6Dτ, greitųjų neutronų difuziją nusako L_G – vidutinis atstumas nuo greitųjų neutronų susidarymo iki virsmo šiluminiais taško. Neutronams sklindant terpėje, kurios matmenys mažesni už dydį $\sqrt{L_{\text{Š}}^2+L_{\text{G}}^2}$, didesnė neutronų dalis išlekia iš medžiagos; priešingu atveju – medžiaga sugeria didesnę neutronų dalį.

1213

1