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와트 핵분열스펙트럼 (Watt Fission Spectrum)

쉽게 풀면

핵분열에서 나오는 중성자들은 모두 같은 에너지를 갖는 것이 아니라 넓은 범위에 퍼져 있습니다. 와트 스펙트럼은 이 분포를 지수함수와 쌍곡선사인함수를 조합한 간단한 식으로 표현한 것입니다. 대체로 수 MeV 이하에 대부분이 몰려 있고, 아주 높은 에너지 쪽으로는 빠르게 줄어드는 모양을 보입니다. 두 개의 상수만 정하면 핵종별 분포를 꽤 잘 재현할 수 있습니다.

왜 중요한가

노심 계산은 중성자가 어떤 에너지로 태어나는지를 출발점으로 삼기 때문에, 이 스펙트럼이 다군 계산의 핵분열 생성항을 결정합니다. 몬테카를로 코드에서 중성자를 발생시킬 때도 와트 분포에서 에너지를 추출합니다. 고속중성자 조사 실험이나 차폐 설계에서 선원항을 정의할 때도 기준이 됩니다.

논문에서는 이렇게 쓰입니다

조금 더 깊게 보면

와트 스펙트럼은 핵분열파편이 운동하면서 중성자를 방출한다는 물리상을 반영해, 정지계에서의 맥스웰 분포를 파편의 운동으로 변환한 형태로 유도됩니다. 두 개의 매개변수는 핵종과 입사중성자 에너지에 따라 다르게 평가되며, 평가핵데이터파일에 수록되어 있습니다. 실무에서는 비슷한 목적의 맥스웰형 표현이나 다른 경험식도 함께 쓰입니다.

주의할 점

이 분포는 갓 태어난 즉발중성자에 대한 것이며, 감속을 거친 뒤의 중성자에너지스펙트럼과는 전혀 다릅니다. 또 지발중성자는 평균 에너지가 더 낮아 별도의 분포를 사용합니다.

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