도플러 확장(Doppler Broadening)

본 게시글은 핵 물리학에서 쓰이는 도플러 확장에 대한 게시글입니다.

 

파원에서 나온 파동의 진동수가 실제 진동수와 다르게 관측되는 현상인 도플러 효과는

 

다른 게시글을 참조해주시기 바랍니다.

 

도플러 확장은 원자로의 고유 안전성 측면에 있어 중요한 효과입니다.

 

일반적으로 핵분열이 더 많이 발생하는 경우, 핵분열에 의한 열 때문에

 

펠렛 내부의 온도가 올라가게 됩니다.

 

위의 그래프에 나와있는 것처럼 온도가 올라갈수록

 

공명흡수 될 수 있는 중성자의 에너지 영역이 확장되고 확률(흡수단면적)은 감소합니다.

 

(온도에 따른 면적은 동일)

 

즉, 상대적으로 더 다양한 에너지의 중성자가 U238에 흡수되기 쉬워진다는 이야기입니다.

 

 

그러나 중성자의 경제적인 측면에서 볼 때,

 

중성자가 U238에 흡수되는 것은 바람직하지 않습니다.

 

핵 분열이 일어날 가능성이 매우 낮기 때문입니다.

 

따라서, 핵분열이 많이 일어나 펠렛 내부의 온도가 올라가더라도

 

원자로의 고유 안전성인 도플러 확장에 의해

 

자연스레 핵분열의 빈도 수가 감소하게 됩니다.

 

 

 

핵 분열 활발 -> 중성자 공명에너지 영역 확장, 흡수단면적 증가(도플러 확장) ->

 

U238의 중성자 흡수 증가-> 중성자 수 감소 -> 원자로 출력 감소

 

 

위와 같은 사이클을 이루게 됩니다.