連鎖反応 | |
だれか福島原発でデブリが臨界を起こすかどうか、起こすとしたらどの 程度の量か、を計算シミュレーションしてください。 デブリ量はPSA解析にある1/3~2/3でやってください。 デブリが注水による水に浸かっているとして。要するにJCOのときの 臨界は高速増殖炉用20%ウラニウムであったが今回はBWRの2~3%燃料として。 モニタリングの中性子量はあてにならないので。 また高速中性子によるプルトニウム生産量も計算してください。 |
原子炉の倍増率k=(n+1)世代の中性子の数 (n)世代の中性子の数 中性子実行寿命=ℓとして t=(n-1)ℓ N(T)=N1kn-1=exp{(t/ℓ)logk} N(t)=N(0)exp{(k-1)t/ℓ} k<1未臨界(ρ<0) k=1臨界(ρ=0) 1<k超臨界(ρ>0) 反応度ρ=k/(k-1)中性子核反応 中性子断面積σ(E), 単位面積当たり原子数N 中性子が原子核と衝突する確率Σ(E)=Nσ(E) 中性子密度n(E) 中性子速度v(E) 中性子の総飛行距離==v(E)n(E)dE 中性子束φ(E)=v(E)n(E) 反応率R=∫Σ(E)φ(E)dE 全衝突断面積=散乱+捕獲+核分裂 σt= σs+ σc+ σf 吸収断面積 σa= σc+ σf |
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中性子の発生と消滅の反応率の比 無限増倍率はνを1分裂あたり発生する平均中性子数 k∞= ∫νΣf(E)φ(E)dE ∫Σf(E)φ(E)dE 左図実線グラフ-中性子のエネルギーは0.01eVから10MeVまでである。 左図で分かるように核分裂中性子は1MeV以上平均2MeV である。 中性子は散乱で最終的にはボルツマン分布となる。点線グラフ 熱中性子の分布は平均0.025eVで最低が0.01MeVである。 エネルギーは吸収と散乱で行われる。 減速能は核種の弾性衝突による中性子を低下させる核種の能力 ξ |
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非弾性散乱による中性子エネルギーロス 非弾性散乱断面積は重い核種で重要となる。 235U,239Pu,233U,の様な核分裂前エネルギー領域でゼロにならない。 一方238U,240Pu,232Thは数100keVから数MeV以上の場合のみである。 天然に存在する所謂、核分裂核種は235Uのみで天然ウランの0.7%を占めるに過ぎない。純粋な天然ウランのみで連鎖反応炉をつくることは出来ない。 235Uと238Uの断面積からわかるように中性子捕獲断面積の大きな共鳴領域(1eV~1KeV)で捕獲される。 連鎖反応を臨界状態にするには減速材をくわえるか、燃料濃度を引き上げてやらなければならない。 |
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濃縮度e=Nfi/(Nfe+Nfi) feは親核種 fiは核分裂性核種 エネルギーEの中性子1個が吸収されて、発生する核分裂中性子数をηとすると η={νfiσfii(E)+(1/e-1)νfeσfif(E)} {iσfii(E)+(1/e-1)σfif(E)} で表される。 左の図からわかるように、1eVから1keVまでは中性子の捕獲断面積が大きいので、高速中性子か、熱中性子のみが中性子生産に関係する。 オクロの天然原子炉の事実でもわかるように、原子炉燃料の濃縮度でも、水という減速材があればη<1の核分裂反応が生じる。 いまおこっている、福島原発事故炉や燃焼冷却プールでも発熱を伴う核分裂がη<1で生じてい可能性を否定できない。 |
臨界と束髪臨界との違い