粗糙中子场与核反应堆噪声

核反应堆堆芯通过所谓的“临界态”实现持续的裂变链式反应——这是其材料属性与几何形状之间微妙的平衡。在运行期间于宏观尺度观测到的稳态中子场受到噪声项的污染，该噪声项阻碍了发生在较小尺度上的各种涨落。这些涨落要么是随机性质的（当堆芯在低功率下运行时），要么与堆芯内的各种扰动和振动有关（即使在功率运行模式下）。由于仅部分理解线性噪声理论的原因，已有报道指出发生了一些意外事件，其特征是功率噪声增加。此类功率噪声增长事件，有时甚至达到看似无界的水平，在过去已导致反应堆被自愿紧急停堆。在本文中，我们将扩展 \cite{percolation_pre} 的发现（其中采用临界过程的统计场论来模拟随机中子噪声），纳入功率噪声的影响。我们将表明，反应堆中中子场的演化与由 Kardar-Parisi-Zhang 方程给出的表面生长动力学密切相关。我们将使用源自重整化群方法的最新数值结果，计算反应堆噪声振幅的阈值，超过该阈值堆芯可能进入新的临界态，并估算表征这种向粗糙中子场相变的临界指数。这种粗化转变的现象学将与令人困惑的反应堆噪声水平和反应堆不稳定性数据进行关联和比较，并将被证明能为这一反应堆物理中的长期问题提供定性和定量的见解。