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起動中性子源は、原子炉に新しい核燃料が装填され、その自発核分裂からの中性子束が信頼できる起動には不十分な場合、または長期間の停止期間の後、原子炉内で核連鎖反応を安定して確実に開始するために使用される中性子源です。中性子源は、スムーズな起動に十分な、原子炉コア内の中性子の一定した最小数を保証します。中性子源がなければ、原子炉は、自己生成中性子が少なすぎる状態（新しいコアまたは長期間の停止後）からの起動時に、急速な出力逸脱を起こす可能性があります。
起動電源は通常、燃料棒の一部の代わりに、原子炉心内の一定の間隔を置いた位置に挿入されます。
中性子源は原子炉を安全に起動させるために重要である。自発核分裂や宇宙線などの環境放射線は弱い中性子源となるが、これらは原子炉計器が検出するには弱すぎるため、これらに頼ると「ブラインド」起動につながる可能性があり、これは潜在的に危険な状態である。ブラインド起動は、起動用中性子源の被覆の腐食問題が解決される前の、アメリカの原子力潜水艦計画の初期に使用されていた。（最初の中性子源の漏洩により原子炉が汚染され、保守が危険になった。）[1]中性子源は、それらが生成する中性子束が原子炉監視計器によって常に検出できるように配置されている。原子炉が停止状態にある場合、中性子源は原子炉を監視する中性子検出器に信号を提供し、検出器が動作可能であることを確認する。[2]亜臨界原子炉における中性子束の平衡レベルは中性子源の強度に依存する。原子炉が強い亜臨界状態にあるとき、すなわち起動時に原子炉の制御を維持するためには、一定の最小レベルの放射源活動を確保する必要がある。[3]
情報源には2つの種類があります: [4]
- 一次中性子源は、新しい原子炉の炉心の起動に使用され、従来の中性子源が使用されます。一次中性子源は、最初の燃料キャンペーンの後、通常は数か月後に原子炉から除去されます。これは、稼働中の原子炉の熱中性子束による中性子捕獲によって、使用される同位体の組成が変化し、中性子源としての耐用年数が短くなるためです。
プルトニウム238 /ベリリウム一次線源が利用される場合、それらは原子炉に電力が供給されると原子炉から取り外される制御棒に固定されるか、熱中性子に対しては不透明（中性子捕獲によるプルトニウム238の転換を減らす）だが線源によって生成される高速中性子に対しては透明なカドミウム合金で覆われる。 [2]
- 二次線源は、もともと不活性ですが、原子炉内で中性子が活性化された後にのみ放射性となり、中性子を生成します。このため、二次線源は安価になる傾向があります。熱中性子への曝露は、線源の活性を維持するのにも役立ちます（放射性同位体は、中性子束内で燃焼および生成されます）。
最初の臨界原子炉CP-1における連鎖反応は、ラジウムベリリウム中性子源によって開始されました。同様に、現代の原子炉では (起動後)、核分裂生成物からの遅延中性子放出は、制御可能な成長時間をもたらしながら増幅反応を維持するのに十分です。比較すると、爆弾は即時中性子に基づいており、ナノ秒単位で指数関数的に成長します。
参考文献
- ^ カナダ原子力公社 (1997)。カナダの核時代への突入: カナダ原子力公社技術史。マギル・クイーンズ・プレス - MQUP。224 ページ。ISBN 0-7735-1601-8。
- ^ ab 米国特許 4,208,247中性子源
- ^ 「Microsoft Word - lecture25.doc」(PDF) 。 2011年6月29日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2010年3月28日閲覧。
- ^ ケン・コック (2009). 原子力工学ハンドブック. CRC Press. p. 27. ISBN 978-1-4200-5390-6。
- ^ ab Integrated Publishing. 「中性子源の概要」. Tpub.com . 2010年3月28日閲覧。
- ^ Karl-Heinz Neeb (1997). 軽水炉を備えた原子力発電所の放射化学。Walter de Gruyter。p. 147。ISBN 3-11-013242-7。
- ^ 「レイモンド・L・マレーからクリフォード・K・ベック博士への覚書」Lib.ncsu.edu 。 2010年3月28日閲覧。