こんな新核エネルギー炉は、可能でしょうか？

中性子は使うが反応時の放射能や生成物放射能として中性子を出さない
　　　　　　　　　　　　　熱中性子捕獲反応炉

　熱中性子捕獲反応炉は、燃料が、海水に、ほぼ、無尽蔵にあるマグネシウム２５【海水１ｔ当たり、マグネシウム全同位体計で、１２８０ｇで、あり、その１０％が、マグネシウム25で、１２８ｇである】。このマグネシウム25の全海洋含有分は、１７兆２７９１億ｔあり、湯水のように使う、石油ガス石炭と比べれば、微々たる消費量なので、ほぼ無尽蔵である上、その上、海に面した国は、皆、無尽蔵の資源国である。また、同時に、反応発生エネルギーは、７．121MeVの珪素２９は、地球の地殻に、酸素の次に多い、２７．72％存在する全珪素の中で、４．67％を占め、土砂１ｔに、１２．94ｋｇ採取でき、言うなれば、ただの石ころに含まれている珪素２９は、この熱中性子捕獲反応で、レーザー中性子源を使用した場合、黒字の正味発電量を生み出す計算になるので、マグネシウム25のケースに、併記した。

●25Mgからの熱中性子捕獲反応炉（図説は、別紙）の熱中性子反応ストーリー
①　熱中性子ビームによる第１反応式　　25Mg(n,γ)26Mg　γ線エネルギー7.638MeV
　　　25Mg情報：核反応断面積0.19バーン≒反応率100%の厚さ52.63cm　
同位体内の自然存在率10%　融点648.8℃　沸点1090℃
②　熱中性子ビームによる第２反応式　　26Mg(n,γ)27Mg　γ線エネルギー2.971MeV
27Mgのβ崩壊で、27Alに
　　　26Mg情報：核反応断面積0.0382バーン≒反応率100%の厚さ263.0cm　
同位体内の自然存在率11.01%　融点648.8℃　沸点1090℃
③　熱中性子ビームによる第３反応式　　27Al(n,γ)28Al γ線エネルギー4.257MeV
28Alのβ崩壊で、28Siに
27Al情報：核反応断面積0.231バーン≒反応率100%の厚さ43.29cm　
同位体内の自然存在率100%　融点660.37℃　沸点2467℃
④ 熱中性子ビームによる第４反応式　　28Si(n,γ)29Si γ線エネルギー5.000MeV
28Si情報：核反応断面積0.177バーン≒反応率100%の厚さ56.49cm　
同位体内の自然存在率92.23%　融点1410℃　沸点2355℃
⑤ 熱中性子ビームによる第５反応式　　29Si(n,γ)30Si γ線エネルギー7.121MeV
29Si情報：核反応断面積0.101バーン≒反応率100%の厚さ99.0cm　
同位体内の自然存在率4.67%　融点1410℃　沸点2355℃
⑥熱中性子ビームによる第６反応式　　 30Si(n,γ)31Si γ線エネルギー3.115MeV
31Siのβ崩壊で、31Pに
30Si情報：核反応断面積0.107バーン≒反応率100%の厚さ93.45cm　
同位体内の自然存在率3.10% 融点1410℃　沸点2355℃
31P情報：核反応断面積0.172バーン≒反応率100%の厚さ58.14cm　
同位体内の自然存在率100% 融点44℃　沸点280℃

参考：核反応率Ｐ（１＝１００％）＝σ（ターゲット物質のバーン値／１０の－２４乗㎠）×
　　　Ｌ（固体ターゲット物質の厚みｃｍ）×Ｎ（ターゲット物質の密度１０の２３乗個／㎤
　
※　25Ｍｇ（ｎ，γ）26Ｍｇ反応で、ガンマー線エネルギーを熱エネルギーにする方法
　　鉛が安価で、ガンマー線を遮蔽する能力が優れているが、この遮蔽のカラクリが、鉛の原子内電子構造が、ガンマー線エネルギーを熱エネルギーに変換して遮蔽していることがわかり、これを逆利用して、ガンマー線源の25Ｍｇを、入れる容器を、例えば、超熱伝導のカーボンナノチュウーブにして、その容器壁内に、厚み１０ｃｍの鉛を挿入する形で、鉛で包み、このガンマー線を吸収して発熱した鉛が、発電システムの第一冷却水に熱交換するという方法だ。

参考：ガンマ―線は、一般に、物質を貫通し、熱エネルギー変換が、難しいが、電子密度の高い鉛元素等の重元素においては、１０ｃｍ厚程度で、ガンマ―線とその元素内の電子との「光電効果」「コンプトン効果」「電子対創生」の３つの現象により、加熱させることができるとされている。これは、逆に言えば、ガンマ―線の遮蔽効果でもある。

※ 熱中性子ビームのコントロール
本来、中高速中性子を減速したり、進路をコントロールするのに、中性子に影響を与えられる磁気モーメントを利用することで中性子ビームの減速と収束化をする。

●正味発電量計算（概算）
１反応ガンマ線エネルギー
１次反応分　25Ｍｇ（ｎ，γ）26Ｍｇ　７．638ＭｅＶ
【29Si（ｎ，γ）30Si． ７．121MeV】
反応総熱量（ガンマー線）
熱中性子粒子量１．１２×１０の２１個／ｓ×反応エネルギー７．６３８ＭｅＶ×Ｗ変換（１．６×１０の－１９乗／Ｊｓ＝Ｗ）＝１３６８．６ＭＷ／ｓ＝１３６．８６万ｋｗ／ｓ
【29Ｓｉでは、１２７５．94ＭＷ／ｓ＝１２７．59万ｋｗ／ｓ】
有効発電量　
反応総熱量１３６．８６万ｋｗ／ｓ×鉛発熱率75％（この数字は、厳密には、根拠がない推定である）×タービン発電効率４０％＝４１.05万ｋｗ／ｓ
【29Ｓｉでは、３８.27万ｋｗ／ｓ】
正味発電量
有効発電量万４１.05ｋｗ／ｓ－熱中性子入射器及びその他の設備電力使用量２１．27万ｋｗ／ｓ（レーザー発生システム投入エネルギー１６．27万ｋｗ+５万ｋｗ）＝正味発電量　１９．78万ｋｗ／ｓ
【29Ｓｉでは、１７．00万ｋｗ／ｓ】

熱中性子捕獲反応炉の熱中性子源として
　高強度パルスレーザービーム照射による原子核破壊で、ターゲット元素から中性子を取り出す方法では、レーザーで、現実に、そんな大量の中性子を生むものが、現技術水準であるのかと思ったが、レーザー核融合炉に使っている爆縮用や加熱用のレーザーが、目標中性子量１×１０の２１乗ｎ／秒を達成させていたのである。
以下、現実にある「レーザー核融合炉　ＫＯＹＯ－Ｆａｓｔ」で使われているレーザーの概略仕様である。

レーザーの共通事項　レーザーの焦点口径　１００μｍ
　　　　　　　　　　レーザー１基での繰り返しパルス　４Ｈｚ
　　　　　　　　　　レーザーのパルス幅　３０ｐｓ
加熱用レーザーの焦点エネルギー強度　５×１０の２０乗Ｗ／ｃｍ２
爆縮用レーザー(1炉32基×４炉)・加熱用レーザー(1炉１基×４炉)
　　　　　　　合計４炉のレーザー基数　１３２基
　　　　　　　４炉（１炉４パルス）の全パルス　５２８
その投入電力使用量　１６２．７ＭＷ
爆縮用レーザー　　　レーザーエネルギー　３４．３７５ｋｊ（1基：１パルス）
加熱用レーザー　　　レーザーエネルギー　１００ｋｊ（1基：１パルス）
　　　　　　※爆縮用レーザー・加熱用レーザーの１炉の１パルス当たりの
合計レーザーエネルギー　１．２Ｍｊ
爆縮用レーザー・加熱用レーザー４炉の全基数１３２の全パルス５２８　（１秒間の合計）レーザーエネルギー　１９．２Ｍｊ

中性子発生量　　１炉での爆縮用レーザー(1炉32基)・加熱用レーザー(1炉１基)の合計基数３３の１パルス当たりの中性子量　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　７×１０の１９乗ｎ個　　　※上記の全パルス（４炉各４パルス/秒） （７×１０の１９乗ｎ個/１炉１パルス）　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　×４パルス×４炉＝
１．１２×１０の２１乗ｎ個

「レーザー核融合炉　ＫＯＹＯ－Ｆａｓｔ」で使われている加熱用レーザー１００　　ｋｊを使い熱中性子捕獲反応炉の中性子源に応用

　エネルギー（１炉当たり）
　　　　レーザーの焦点口径　１００μｍ
　　　　レーザー１基での繰り返しパルス　４Ｈｚ
　　　　レーザーのパルス幅　３０ｐｓ
　　　　焦点エネルギー強度　５×１０の２０乗Ｗ／ｃｍ２
　　　　レーザーの１パルスのエネルギー　１００ｋｊ
　　　　　　　　（１炉に、１２基で、全体の４炉４８基に、１炉１２基で、レーザーの１パルスのエネルギー　１．２Ｍｊ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　４炉全基数計４８の全パルス１９２（１秒間４パルス）の
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　レーザーエネルギー　１９．２Ｍｊ
※４炉の全基数合計の全パルス（４パルス/秒）の
投入電力使用量　１６２．７ＭＷ（ＫＯＹＯ－Ｆａｓｔ資料のレーザー維持のエネルギー量による）
中性子量
　　　レーザー１基の１パルス当たりの中性子生成量　５．８３４×１０の１８乗ｎ個
　　　４炉４８基（各炉４Ｈｚ【４パルス／ｓ】で、４炉全基の累計
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　【１９２パルス／ｓ】）
　※（１パルス当たりの中性子量　５．８３３４×１０の１８乗ｎ個）×１９２パルス
　　　　＝１１２０×１０の１８乗ｎ個／ｓ＝１．１２×１０の２１乗ｎ個／ｓ

No.1 回答者： nouble1 回答日時： 2019/03/14 00:28

例えば　1時間、

制御其の他を、
電力のみで　稼働させたとして、

使用する　電力と、
取り出せる　其れとを、

並列に　記載してみては、
頂けないか？

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。原子物理学物理学の専門家でない文系の人間なので、私の文章が正解とは思っていませんが、基本、毎秒で、書いてます。レーザーの投入電力使用量　１６２．７ＭＷ（ＫＯＹＯ－Ｆａｓｔ資料のレーザー維持のエネルギー量による）×３６００秒と発生中性子捕獲ガンマ線エネルギー熱中性子粒子量１．１２×１０の２１個／ｓ×反応エネルギー７．６３８ＭｅＶ×Ｗ変換（１．６×１０の－１９乗／Ｊｓ＝Ｗ）＝１３６８．６ＭＷ／ｓ＝１３６．８６万ｋｗ／ｓ　　１３６．８６万ｋｗ／ｓ×３６００秒となりますが、熱中性子ビームが、固体Ｍｇ２５に浸透し、熱中性子のＭｇ２５に対する中性子捕獲反応率１００％となる核反応断面積を基準にした熱中性子被照射物質の固体Ｍｇ２５の厚みを取って推定してますので、現実には、そうでないといわれれば、計算通りではないかもしれません。

お礼日時：2019/03/16 16:35

No.2 回答者： masa2211 回答日時： 2019/03/16 09:56

＞（核融合の）燃料がマグネシウム２５

この部分が違和感たっぷり。
あなたのいう反応ですが、マクロでは
Mg25+6n=Si31+30Mev　（中性子１個当たり５Ｍｅｖ）
であって、
MgとSiの、核子１個当たり結合エネルギーはほとんど変わらないから、
上記式の実態は、
中性子の結合エネルギーが解放された　　となるよね？
これって、燃料がマグネシウム　　ではなくて、燃料が中性子
ということ。

で、燃料である中性子をどうするのか、とみると、
＞レーザー核融合炉
これって、（たとえば）Ｄ+T=He4+n+18.3Mev
という、結合エネルギーの解放から発生するエネルギーを使うということなのでは？

そして、あなたの式が正しいとして、
では、マグネシウムのかわりに鉄をつかったらどうなるか？
あなたの式のような書き方で、
鉄＋複数の中性子　→銅＋エネルギー（中性子の結合エネルギーが解放）
となると思うが．．．．
ですので、中性子捕獲に使う材料として、何故マグネシウム（あるいは珪素）なのか、そこがわからない。　というのも疑問点。
鉄のほうがありふれているし、材料としての強度も大きいので。
で、こんなこと（中性子を受け止めるのにどのような材料を使うか）は、核融合の本尊部分より、重要度低いです。
需要度のことはさておき、緩衝材のことを「燃料」と表現するのはあまりのもマズイと思うが。

この回答へのお礼

わざわざの御解答、誠にありがとうございます。勉強になります。私は、原子物理学のライセンスのない文系の人間なので、元素による熱中性子捕獲反応のつもりで書いたので、勿論、トカマク炉系のＤＴ反応と関係ありませんし、基本、中性子連続照射反応なので、最初のＭｇ２５が、第１次反応が、５０％亢進した、Ｍｇ体積と中性子ビーム粒子量の対比にもよりますが、３年位で、カセット化されたＭｇ２５交換をします。ただ、２５Ｍｇ（ｎ，γ）２６Ｍｇ　γ＝７．６３８ＭｅＶが間違えで、Ｍｇ２５＋６ｎ＝Ｓｉ３１＋３０ＭｅＶ　ｎ＝５ＭｅＶだと、正味発電量が出ないかもしれませんね。

お礼日時：2019/03/16 16:19

No.3 回答者： nouble1 回答日時： 2019/03/16 22:20

間違えていたら　済みません、

中性子を、
何等かの　障壁に、
当てて、
エネルギーに　変換する、

今回は　其の障壁に、
マグネシウム同位体を　使う、

そう言う事ですか？


中性子線における、
照射先制御や、軌道計算や、加速等には、
示された　其れだけの動力で、
可能なのですか？

この回答へのお礼

ご質問ありがとうございます。仕組みとして、使用エネルギーが、発生中性子量に対し、格段に小さい高エネパルスレーザーを使って、中性子を作り、中性子の方向・速度をコントロールできる磁気モーメント技術で、元素が中性子捕獲反応を起こすの特殊速度の熱中性子ビームにし、この場合、マグネシウム元素に照射すると、マグネシウムが、中性子捕獲により発生するガンマ線エネルギーを出し、そのガンマ線エネルギーを重元素の鉛に照射されることにより、照射先の鉛が遮蔽する時に出る熱で発電するお言うもの。この時、中性子生産や減速等に投入したエネルギーよりマグネシウムの中性子捕獲により発生するガンマ線エネルギーの方が、大きれば炉が成り立つというもの。マグネシウムに照射しなくとも、原理的には、反応ガンマ線エネルギーが大きれば、どの元素でも可能だが、前提は、炉から放射能生成物や反応中性子がでない軽元素にした。この炉の最大の利点は、原料に、石油やアースメタル等の国によって偏在するエネルギー資源でなくとも可能と言うことである。月や火星でも、基本、地殻のある惑星なら、ほぼ、設置可能ということである。

お礼日時：2019/03/19 18:56