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黒鉛減速炉とは、中性子減速材として炭素を用いる原子炉であり、天然ウランを核燃料として使用することを可能にする。
最初の人工原子炉であるシカゴ・パイル1号機は、減速材として核燃料用黒鉛を使用していた。黒鉛減速炉は、最もよく知られている2つの原子力災害に関与していた。ウィンドスケール火災では、未検証の黒鉛焼鈍プロセスが火災の一因となった（ただし、黒鉛自体は発火しなかった）。一方、チェルノブイリ原発事故では、黒鉛火災が放射性物質の拡散の一因となった。
商業発電には、いくつかの種類の黒鉛減速型原子炉が使用されている。
これまで、減速材として黒鉛を用いた研究用または試験用の原子炉が数多く建設されてきた。
最初の人工原子炉であるシカゴ・パイル1号は、黒鉛減速装置で、0.5ワットから200ワットの出力を発生し、 1942年にエンリコ・フェルミ率いるチームによって建設されました。この原子炉（「原子炉」）の建設と試験は、マンハッタン計画の一環でした。この研究は、オークリッジ国立研究所のX-10黒鉛炉の建設につながり、これは連続運転用に設計・建設された最初の原子炉であり、1943年に運転を開始しました。
黒鉛減速炉ではこれまでいくつかの重大事故が発生しており、中でもウィンドスケール火災とチェルノブイリ原発事故はおそらく最もよく知られているだろう。
ウィンドスケール火災では、未検証の黒鉛焼鈍プロセスが使用され、それが事故の一因となったが、原子炉内で発火したのは黒鉛ではなくウラン燃料であった。黒鉛減速材の損傷は、燃焼中の燃料要素の周囲に局所的にのみ見られた。[ 2 ] [ 3 ]
チェルノブイリ原発事故では、黒鉛が事故原因の一因となった。冷却不足による過熱のため、燃料棒が劣化し始めた。原子炉を停止させるためにスクラム（AZ5）ボタンが押された後、制御棒が炉心中央で固着し、核燃料が黒鉛と反応したため正のループが発生した。これは、破断前の一連の出来事の「最終引き金」と呼ばれている。主事象後の黒鉛火災は、放射性物質の拡散に寄与した。チェルノブイリでの不適切な試験中の大規模な出力変動により、原子炉容器が破裂し、一連の蒸気爆発が発生し、原子炉建屋が破壊された。原子炉炉心からの熱と空気にさらされた黒鉛減速材が発火し、この火災により高放射性降下物が大気中に放出され、広範囲に拡散した。[ 4 ]
さらに、フランスのサンローラン原子力発電所とスペインのバンデロス原子力発電所（いずれもUNGG社製の黒鉛減速天然ウラン原子炉）は、重大な事故に見舞われた。特に注目すべきは、サンローラン原子力発電所で1969年10月17日に発生した炉心部分溶融事故と、1980年3月13日に発生した黒鉛焼鈍中の熱暴走事故であり、いずれもINES 4に分類された。バンデロス原子力発電所は1989年10月19日に損傷を受け、修復は経済的に見合わないと判断された。