정성스럽게 쓴 글 잘 읽었습니다. 글이 되게 잘 읽히네요.
글을 읽고 생긴 질문 몇 가지 더 올려볼게요.
1. 감속재는 언제나 이해가 안되네요. 우선 중성자는 말그대로 중성이라 전자기력을 받지 않습니다. (물론 국소적인 범위에서 강력이 작용합니다.) 따라서 중성자는 핵반응 중 오직 중력만 관여한다고 할 수 있습니다만, 아무리 생각해도 고속 중성자가 열중성자보다 우라늄에 충돌할 확률이 더 높은 게 아닌지 의문이 듭니다. 기체 분자 운동론에서도 온도가 높을 때 운동에너지도 크니까 압력도 증가한다는 사실도 그렇고요. 어느 유튜브 영상에서 원자력핵공학과 교수가 언제 말한 바 있는데 이를 수식적으로 보이려면 중성자의 파동방정식을 풀면 된다라고 하던데 오랫동안 찾아도 안 보이더라고요.
2. 감속재의 원리는 크게 운동량보존으로 설명할 수 있는데, '중성자를 포획하지 않을 원소'라는 제약 조건이 따라 붙죠. 그런데 이 조건이 맞는지 어떻게 계산하는지 궁금합니다. 스케일 상 중성자의 파동방정식이라도 쓸 것 같은데 말이죠.
3. 같은 느낌으로 제어봉, 반사재도 질문하고 싶습니다. 중성자를 잘 흡수하는 원소나 잘 반사하는 원소들은 어떻게 찾아내는지 궁금합니다.
1. 음, 그러니까 만약 볼링공에 벨크로를 붙이고 작은 캐치볼 공을 던진다고 생각해봅시다. 느린 속력으로 던지면 스치더라도 벨크로가 공을 충분히 잡을 수 있을 것입니다. 만약에 빠른 속력으로 던진다면, 부딪치더라도 벨크로가 공을 잡지 못해 결국 스쳐 지나갈 것입니다.
따라서 원자핵에 정면으로 부딪치는 것보다는, 낮은 속력에서는 원자핵에 스치더라도 잡을 수 있기 때문에 포획 단면적이 넓어집니다. 반대로 큰 속력에서는 스쳐도 핵력이 그것을 잡지 못해 그냥 튕겨 나가버립니다. 따라서 포획 단면적이 작아집니다.
또한 말씀하진 기체 분자 운동론에서는 운동에너지가 크기 때문에 압력이 커진다는 것은 분자가 무조건 벽에 부딪친다는 가정이 있기 때문입니다.
2. 포획 단면적을 계산하는 것은 처음 들어봤습니다...그냥 중성자 쏴보고 얼마나 포획하는지를 측정하는 것으로 알고 있습니다.
3. 위와 같습니다.