수송단면적 (Transport Cross Section)
한 줄 정의: 산란의 방향 치우침을 보정해 확산계산에 쓰도록 만든 유효 단면적입니다.
쉽게 풀면
중성자는 가벼운 원자핵과 부딪히면 원래 가던 방향으로 계속 나아가려는 경향이 있습니다. 이런 앞쪽 치우침을 무시하면 중성자가 실제보다 잘 갇혀 있는 것처럼 계산됩니다. 수송단면적은 전체 단면적에서 평균 산란각의 효과를 빼내어, 방향성이 없는 것처럼 다뤄도 결과가 맞도록 고친 값입니다. 확산이론에서 확산계수를 정의할 때 바로 이 값을 씁니다.
왜 중요한가
중성자확산이론은 산란이 등방적이라는 가정 위에 서 있는데, 실제 수소나 중수소에서는 이 가정이 크게 어긋납니다. 수송단면적 보정을 넣어야 확산계산이 수송계산에 가깝게 맞아떨어지므로, 감속재를 다루는 거의 모든 노심 계산에 들어갑니다. 차폐 계산에서도 같은 성격의 보정을 사용합니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"경수 감속재의 수송단면적을 이용해 계산한 확산계수를 적용하자 수송해와의 차이가 크게 줄어들었다."
조금 더 깊게 보면
수송단면적은 흔히 전체 단면적에서 평균 산란각 코사인과 산란단면적의 곱을 뺀 값으로 정의합니다. 평균 산란각 코사인은 원자량이 작을수록 커지므로, 수소가 많은 감속재에서 보정 효과가 가장 큽니다. 다군 계산에서는 군 사이의 이동까지 고려하는 여러 정의가 쓰이며, 어떤 근사를 채택했는지에 따라 값이 달라질 수 있습니다. 확산계수는 대체로 수송단면적의 3배의 역수로 계산됩니다.
주의할 점
산란단면적이 충돌 확률 자체를 나타내는 물리량이라면, 수송단면적은 계산 편의를 위해 만들어 낸 유효값입니다. 두 값을 같은 종류의 측정량으로 취급하면 안 됩니다.