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熱中性子炉は、低速中性子または熱中性子を使用する原子炉です。(「熱」は絶対的な意味で熱いという意味ではなく、相互作用する媒体、原子炉の燃料、減速材、構造と熱平衡にあることを意味します。これは、核分裂によって最初に生成される高速中性子よりもはるかに低いエネルギーです。)
一方、高速中性子炉は、減速材によって減速されない高エネルギー中性子を使用して動作します。これらの原子炉は、プルトニウムやその他の重原子を含むより広範囲の燃料を効率的に使用でき、熱中性子炉では不可能なウラン238からプルトニウム239への核分裂性物質の増殖などの機能を備えています。熱中性子炉とは対照的に、一体型高速炉（IFR）は高速中性子を使用して動作し、燃料効率の向上を目的として設計されています。これらの原子炉は、核廃棄物をリサイクルして新しい燃料を増殖することができ、持続可能性を高めます。さらに、IFRには受動的な安全機能が組み込まれており、外部電源や人間の介入なしに安全に停止できます。
原子力発電所の原子炉のほとんどは熱中性子炉であり、中性子減速材を使用して中性子を周囲の粒子の平均運動エネルギーに近づくまで減速します。つまり、中性子の速度を低速の熱中性子に下げます。中性子は電荷を帯びていないため、ターゲットの奥深くまで浸透し、原子核に近づくことができます。そのため、中性子は核力によって散乱され、一部の核種は大きく散乱します。[1]
ウラン 235の低速熱中性子に対する核断面積は約 1000バーンですが、高速中性子の場合は 1 バーン程度です。[2]そのため、熱中性子はウラン 238に捕獲されるよりもウラン 235 を核分裂させる可能性の方が高くなります。ウラン 235 の核分裂から生じた中性子の少なくとも 1 つが別の原子核に衝突して核分裂を引き起こすと、連鎖反応が継続します。反応が持続する場合、それは臨界であると言われ、臨界状態を生み出すために必要なウラン 235 の質量は臨界質量と呼ばれます。
熱反応炉は以下のものから構成されます。
- 中性子を減速させる中性子減速材。軽水炉や重水炉では原子炉冷却材としても機能します。
- 核燃料は核分裂性物質であり、通常はウランです。
- 冷却材と原子炉の炉心を収める圧力容器である原子炉容器。
- 放射線の有害な影響から人々と環境を保護するための放射線遮蔽。
- 緊急時に放射線の漏れを封じ込めるために設計された格納容器。
- 原子炉のシステムを監視および制御するための計器。
参照
参考文献
- ^ Squires, GL (2012-03-29). 熱中性子散乱理論入門. ケンブリッジ大学出版局. ISBN 978-1-107-64406-9。
- ^ 「ウランの物理学」。2008年3月3日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2009年1月18日閲覧。