核反应堆中长期理论中子集合效应初次取得证明

据外媒报导，依据最近宣布在《Nature Communications Physics》上的一项新研讨，核反应堆中长期理论的中子集合效应初次被证明，这能够进步反应堆的安全性并创建出更准确的模仿。

洛斯·阿拉莫斯先进核技术集团(Los Alamos Advanced Nuclear Technology Group)的工程师Nicholas Thompson指出：“中子集合现象现已理论化多年，但从未在作业中的反应堆中进行过剖析。研讨成果表明，跟着中子裂变并发生更多的中子，一些会持续构成大的星系团，而另一些则会敏捷消亡然后导致所谓的‘能量歪斜’或不对称的能量发生。”

据悉，了解这些聚类动摇对安全性和模仿的准确性特别重要，特别是在核反应堆开端发动的时分。这项研讨是跟坐落法国的辐射防护和核安全研讨所(IRSN)和原子能委员会(CEA)协作进行的。

Thompson表明：“咱们能模仿核反应堆中每个中子的寿数，基本上便是为每个中子树立一个家谱。咱们看到的是，即便反应堆是十分要害的从一代到下一代的裂变数量是偶数的也或许会构成簇群，其他簇也会很快消失。”

了解这种集合现象变得十分重要，由于有一个被称为破产的计算概念，据信是由Blaise Pascal推导出来的。

在核反应堆中，一代又一代，每个中子逝世或裂变发生更多中子的几率也都差不多是50%。依据赌徒破产概念，从计算上看，反应堆中的中子或许有机会在未来的某一代彻底消失，即便体系处于临界状态。

这一概念在生物学和流行病学等其他科学范畴也得到了广泛研讨，这些范畴也存在换代集合现象。研讨小组经过使用相关的计算数学得以剖分出赌徒破产概念是否适用于核反应堆中的中子。

“你会以为这个理论是正确的，”在该实验室的先进核技术小组作业的Jesson Hutchinson说道，“你应该有一个临界体系，尽管中子的数量在几代人之间是不同的，但它有或许变成亚临界并失掉一切的中子。但现实并非如此。”

为了了解为什么赌徒破产概念不成立，研讨人员使用了坐落纽约Walthousen反应堆要害设备的一个低功率核反应堆。低功率反应堆关于追寻单个中子的寿数至关重要，由于大型反应堆在任何时分都或许有数万亿次的相互作用。该团队使用了三种不同的中子探测器，包含洛斯阿拉莫斯开发的Neutron Multiplicity 3He Array Detector(NoMAD)，其用来追寻反应堆内部的每一次相互作用。

研讨小组发现，尽管几代中子会集合在大型的族谱中，而其他的则会消失，但在小型反应堆中，由于自发裂变或反应堆内放射性物质的非诱导核分裂，避免了彻底逝世，这将发生更多的中子。这种裂变和自发裂变的平衡避免了中子种群彻底消失，并且它也倾向于平缓中子集合发生的能量迸发。

Hutchinson说道：“商业规划的核反应堆并不只是依托中子数量来到达临界状态，由于它们有其他的干涉办法如温度和控制棒设置。但这项测验的爱好在于答复有关反应堆中中子行为的基本问题，其成果将对咱们用来模仿反应堆的数学发生影响，乃至或许影响未来的规划和安全程序。”