Bài giảng Vật lý Neutron và lò phản ứng (Phần: Vật lý Neutron): Chương 3 - Huỳnh Trúc Phương

Bài giảng Vật lý Neutron và lò phản ứng (Phần: Vật lý Neutron): Chương 3 cung cấp cho người học những kiến thức như thông lượng và vector mật độ dòng Neutron; cân bằng neutron trong môi trường; phương trình liên tục; định luật Fick – sự khuếch tán gần đúng; phương trình khuếch tán;... Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Vật lý Neutron và lò phản ứng (Phần: Vật lý Neutron): Chương 3 - Huỳnh Trúc PhươngPHẦN:VẬT LÝ NEUTRON HUỲNH TRÚC PHƯƠNG Email: htphuong.oarai@gmail.com CHƯƠNG 3 LÝ THUYẾT KHUẾCH TÁN NEUTRON3.1. THÔNG LƯỢNG VÀ VECTOR MẬT ĐỘ DÒNG NEUTRON3.2. CÂN BẰNG NEUTRON TRONG MÔI TRƯỜNG3.3. PHƯƠNG TRÌNH LIÊN TỤC3.4. ĐỊNH LUẬT FICK – SỰ KHUẾCH TÁN GẦN ĐÚNG3.5. PHƯƠNG TRÌNH KHUẾCH TÁN3.6. CÁC ĐIỀU KIỆN GIẢI PHƯƠNG TRÌNH KHUẾCH TÁN3.7. ỨNG DỤNG CHO CÁC TRƯỜNG HỢP ĐƠN GIẢN3.8. CHIỀU DÀI KHUẾCH TÁN3.9. CÁC VÍ DỤ ỨNG DỤNG3.10. KHUẾCH TÁN VỚI NEUTRON NHIỆT 11/29/2017 NEUTRON PHYSICS 23.1. THÔNG LƯỢNG VÀ VECTOR MẬT ĐỘ DÒNG NEUTRON r r v = v.Ω mv 2 E= r 2 J r dA Thông lượng neutron Tốc độ phản ứng r r r r r φ(r, E ) = ∑ v.n ( r , Ωi , E ) = ∫ v.n ( r , Ω, E)dΩ R x = Σxφ i 4π Mật độ dòng neutron Số neutron xuyên qua r r r r r r r r r diện tích dA trong 1s J ( r , E) = ∑ v i .n ( r , Ωi , E) = ∫ v.n ( r , Ω, E)dΩ r r i 4π dn = J.dA 11/29/2017 NEUTRON PHYSICS 33.2. CÂN BẰNG NEUTRON TRONG MÔI TRƯỜNG Tốc độ thay đổi số Tốc độ sinh ra Tốc độ hấp thụ - Tốc độ rò = neutron trong V - neutron trong V neutron trong V neutron ra khỏi V r d r ∂n ( r , E, t ) Tốc độ thay đổi số = ∫ n ( r , E, t )dV = ∫ dV (3.1) neutron trong V dt V V ∂t Tốc độ sinh ra = ∫ s tot dV (3.2) Tốc độ hấp thụ = ∫ Σ a φdV (3.3) neutron trong V neutron trong V V V r r r Tốc độ rò neutron ra khỏi V ∫ = J.dA = ∇ J.dV ∫ (3.4) A V 11/29/2017 NEUTRON PHYSICS 43.3. PHƯƠNG TRÌNH LIÊN TỤC ⎛ ∂n r⎞ ∫ ⎜ ∂t − s tot + Σa φ + ∇J ⎟dV = 0 (3.5) V⎝ ⎠ Hay r 1 ∂φ Có 2 ẩn số chưa biết là φ và J = s + νΣ f φ − Σ a φ − ∇ J v ∂t (3.6) Cường độ Cần tìm mối liên hệ giữa φ và J nguồn Tốc độ phân hạch ĐỊNH LUẬT FICK 11/29/2017 NEUTRON PHYSICS 53.4. ĐỊNH LUẬT FICK – SỰ KHUẾCH TÁN GẦN ĐÚNGMối liên hệ giữa φ và J thông qua định luật dùng cho hiện tượng khuếch tántrong chất khí và chất lỏng. ĐỊNH LUẬT FICK Trong hóa lý, định luật Fick phát biểu: “Nếu nồng độ của chất tan trong một vùng nào đó lớn hơn nồng độ chất tan trong vùng khác của một dung dịch thì chất tan sẽ khuếch tán từ vùng có nồng độ cao đến vùng có nồng độ thấp hơn” Dùng định luật này áp dụng cho neutron trong lò phản ứng ta có sự khuếch tán gần đúng, với giả sử: 1. Môi trường vô hạn đồng nhất và đẳng hướng 2. Tán xạ là đẳng hướng trong hệ LAB. 3. Môi trường hấp thụ yếu Σa 3.4. ĐỊNH LUẬT FICK – SỰ KHUẾCH TÁN GẦN ĐÚNGTìm vector mật độ dòng neutron tại góc tọa độ như hình vẽ: r r r r r Thật vậy: J ( r ) = J x e x + J y e y + J z e z (3.7) Jx = J+ − J− x x Trong đó: Jy = J+ − J− y y (3.8) Jz = J+ − J− z z Dễ dàng tìm được: φ0 1 ∂φ J− = z + 4 6Σ s ∂z 0 (3.9) φ0 1 ∂φ J+ = z − 4 6Σ s ∂z 0 11/29/2017 NEUTRON PHYSICS 73.4. ĐỊNH LUẬT FICK – SỰ KHUẾCH TÁN GẦN ĐÚNG Vậy: 1 ∂φ Jz = J+ z − J− z =− (3.10) 3Σ s ∂ z 0 1 ∂φ Jx = J+ − J− = − x x 3Σ s ∂ x 0Tương tự: (3.11) 1 ∂φ Jy = J+ − J− = − y y 3Σ s ∂ y 0 r r 1 1 λs J( r ) = − ∇φ(r ) Đặt D= = Hệ số khuếch tán 3Σ s 3Σ s 3 ( ...