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停止とは、原子炉の核分裂反応が著しく減速または完全に停止した状態を指します。原子炉の設計によって「停止」の定義は異なりますが、一般的には、原子炉が測定可能な量の電力や熱を生成しておらず、非常に低い反応度で安定した状態にあることを意味します。
原子炉の停止余裕（つまり、原子炉が安全に停止状態にあるとみなされる時点）は、通常、反応度またはドルで定義されます。反応度の場合、これはデルタk/kの単位で計算され、kは原子炉の臨界度（本質的には、核分裂反応がどれだけ速く制御されているか）に等しくなります。ドルで測定されることもあり、1ドルは即発臨界状態の原子炉に相当し、これを使用して原子炉を停止または起動するために必要な反応度の変化を計算できます。[ 1 ]
各原子炉の停止余裕とは、制御棒がすべて挿入された状態で原子炉が未臨界状態となる余裕、またはスクラム発生時に原子炉が停止する余裕のいずれかを指します。この余裕は、原子炉の技術仕様および制限の範囲内に収まるように、各原子炉および原子炉設計ごとに慎重に検討する必要があります。[ 2 ]
原子炉容器内に中性子毒物が過剰に存在すると、原子炉が意図せず「停止」してしまうことがある。中性子毒物は核反応の化学副産物であり、中性子を吸収して原子炉内の反応度を低下させ、十分な量の毒物が蓄積すると反応を停止させる可能性がある。[ 3 ]
その一例として、 1986年のチェルノブイリ原発事故が挙げられる。この事故では、4号炉が深刻なキセノン135中毒に見舞われ、原子炉が不安定な状態に陥り、後に事故を引き起こした。[ 4 ]中性子中毒はそれ自体が停止の原因とはみなされないが、原子炉を不安定化させ、予測不能な挙動を引き起こす可能性があるため、毒物がシステムから排出される間、原子炉を停止する必要がある場合が多い。
CANDU型原子炉設計（EPIS、すなわち緊急毒物注入システムと呼ばれる）など、一部の原子炉では、この現象をスクラム手順の一部として利用している。スクラムが発生すると、制御棒などの他の停止機構と同時またはわずかに前に、原子炉に中性子毒物が注入され、原子炉の反応度を即座に低下させる。[ 5 ]
通常の（高温）停止と低温停止の違いは、基本的に燃料が完全に、またはほぼ完全に冷えているかどうかです。[ 6 ]通常の停止では、通常の冷却液レベルがまだ必要であり、燃料は反応を続けるため、適度に高温のままです。低温停止では、通常、冷却システムが大気圧で水をポンプするために下げられ、原子炉容器は93℃（200°F）以下に保たれます。この温度は非常に低いため、軽水炉の冷却水は、冷却回路の圧力が完全に低下しても沸騰したり蒸発したりしません。[ 6 ]しかし、炉心溶融後は、燃料棒と冷却回路の構造が破壊され、残留物が制御不能な方法で反応するため、圧力と温度が少なくとも一時的に低温停止の条件を満たしていても、低温停止は不可能です。[ 7 ]
冷間停止は、運転員が保守、燃料補充のために原子炉容器にアクセスする必要がある場合、または原子炉が修理を必要とする何らかの損傷を受けた場合に一般的に採用されます。原子炉が冷間停止状態にあるときは、燃料と制御棒を安全に取り外して交換することができ、保守作業を行うことができます。ただし、原子炉が冷間停止状態に入ると、高温停止状態にあった場合よりも連鎖反応を再開するのに時間とエネルギーが多く必要になります。[ 8 ] [ 9 ]