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ウィグナー効果（発見者のユージン・ウィグナーにちなんで命名）[ 1 ]は、分解効果またはウィグナー病[ 2 ]としても知られ、中性子放射線によって引き起こされる固体中の原子の変位である。
あらゆる固体はウィグナー効果を示す可能性がある。この効果は、高速中性子の速度を低下させ、ウラン235を含む核連鎖反応を維持できる熱中性子に変換することを目的とした、黒鉛などの中性子減速材において特に重要となる。
ウィグナー効果を引き起こすには、結晶構造内の原子と衝突する中性子が、原子を格子からずらすのに十分なエネルギーを持っていなければなりません。このエネルギー量（閾値変位エネルギー）は約 25 eVです。中性子のエネルギーは、熱中性子（0.025 eV）から原子炉中心部の高速中性子（> 1 MeV）まで、大きく異なります。かなりのエネルギーを持つ中性子は、弾性衝突によってマトリックス内で変位カスケードを引き起こします。
例えば、1 MeVの中性子が黒鉛に衝突すると、900個の原子が変位する。すべての変位が欠陥を生み出すわけではない。なぜなら、衝突した原子の中には、元々存在していた小さな空隙や、他の衝突した原子によって新たに形成された空隙を見つけて埋めるものもあるからだ。
空孔を見つけられなかった原子は、格子対称線上にない、理想的ではない場所に留まります。これらの格子間原子（または単に「格子間原子」）とそれに伴う空孔は、フレンケル欠陥と呼ばれます。これらの原子は理想的な位置にないため、丘の頂上にあるボールが重力ポテンシャルエネルギーを持つように、ウィグナーエネルギーを持ちます。
格子間原子が大量に蓄積すると、それらが突然すべてのエネルギーを放出し、急激かつ大幅な温度上昇を引き起こす危険性があります。突然の予期せぬ温度上昇は、運転温度が低い特定のタイプの原子炉にとって大きなリスクとなる可能性があります。そのような放出の1つが、ウィンドスケール火災の間接的な原因でした。照射された黒鉛のエネルギー蓄積は、2.7 kJ /gという高い値で記録されており、これは温度を数千度上昇させるのに十分な量ですが、通常はこれよりもはるかに低い値です。[ 3 ]
一部の報告とは異なり、[ 4 ]ウィグナーエネルギーの蓄積はチェルノブイリ事故の原因とは何の関係もありませんでした。この原子炉は、現代のすべての原子力発電所と同様に、位置ずれした黒鉛構造が再整列するのに十分な高温で運転され、潜在的なエネルギーが蓄積される前に再整列することができました。[ 5 ]ウィグナーエネルギーは、事故が黒鉛火災段階に入った際の即座の臨界中性子スパイクの後に何らかの役割を果たした可能性があります。
しかし、ウィグナーのエネルギーは、1957年10月10日に英国のセラフィールド原子力施設で発生したウィンドスケール火災の原因となった。
ウィグナーエネルギーの蓄積は、材料を加熱することによって緩和できます。このプロセスはアニーリングとして知られています。グラファイトでは、これは250 ℃（482 °F）で起こります。[ 6 ]
2003年に、ウィグナーエネルギーはグラファイト中の準安定欠陥構造の形成によって蓄積される可能性があると提唱された。特に、200～250 ℃で観測された大きなエネルギー放出は、準安定な格子間原子と空孔のペアによって説明されている。[ 7 ]格子間原子は空孔の縁に捕捉され、完全なグラファイトに再結合するための障壁が存在する。