原子力発電における連鎖反応の初動

授業で原子力発電のメカニズムを学びました。そこで、238Uから濃縮した２３５Ｕの核分裂による連鎖反応の熱エネルギーを利用して発電していると知りました。そこで質問なのですが、一番初めの連鎖反応はどのようにして起こすのでしょうか。

No.1 回答者： sikou-sakugo 回答日時： 2007/11/11 21:40

制御棒を徐々に抜き出していけば、そのうち“臨界”に達して

核分裂の連鎖反応が始まるはずですが・・・。

少し説明になりますが、U235では核分裂によって“熱中性子”が、分裂した1個の原子核から複数発生します。
U235は自然状態でも僅かながら核分裂していますので、その熱中性子が次の複数のU235の原子核に入り込めば、それら原子核も分裂します。
ですから、ある程度以上のU235をまとめると、核分裂が爆発的に増大してしまいます（臨界量）。
かつての東海村でのJCOのウラン溶液での臨界事故はその結果でした。
それをコントロールするため、制御棒はその“熱中性子”を吸収しています。
原子炉には臨界量以上のU235が挿入されています。ですから制御棒を抜いていけば、熱中性子の数が多く炉内を飛び回る事になるので、新しいU235の原子核に飛び込み易くなり、分裂する原子核も増えるわけです。
この“核分裂が維持・増大する分かれ目”が『臨界』です。
制御棒をどのくらい抜いておくかで、原子炉の出力が定まります。

この回答への補足

　回答ありがとうございます。私の質問文が説明不足だったのだと思います。原子炉の初期状態はsikou-sakugoさんが指摘されたように『原子炉には臨界量以上のU235が挿入されています。』そして、制御棒が差し込まれており、未臨界状態にしてあると思うのですが、その状態をどのようにして作るのでしょうか？
　２３８ウランを濃縮して２３５ウランを作り臨界量にさせているのだと思いますが、濃縮直後ではすぐに核分裂が起こって危険な気がするのですが違うのでしょうか。

補足日時：2007/11/11 22:16

No.2 回答者： ymmasayan 回答日時： 2007/11/11 22:06

燃料と制御棒の関係は↓の図を見てください。

参考URL：http://www.fepc.or.jp/thumbnail/supply/nuclear-0 …

No.3 ベストアンサー 回答者： yasu99 回答日時： 2007/11/11 22:33

原子炉を初装荷燃料で、最初に運転を開始する時には、最初の核分裂を起こさせる火付け役としての中性子の発生源が必要となります。

これを中性子源といい、カリホルニウム（Cf）等の放射性同位元素が使われています。

この回答への補足

回答ありがとうございます。まさに知りたかったのはyasu99さんの指摘してくださったその中性子源について知りたかったのです。そういうものが使われていたんですね。その中性子源をどのように、燃料棒等に注入もしくは照射するのかご存知ではないのでしょうか？

補足日時：2007/11/11 22:40

No.4 回答者： yakyutuku 回答日時： 2007/11/12 04:19

　PWRの場合は燃料集合体を作る段階で制御棒を組み込む必要がありますます。

特に軍の原子力艦船の場合、９０％以上の濃縮ウランが使われているために、絶対に必要になります。よって高濃度ウランを使う場合、制御棒を抜けば勝手に反応が始まります。

　
　

この回答への補足

回答ありがとうございます。なるほど原潜などでは、高濃度ウランと制御棒だけで構成して中性子源を用いないということですか。yakyutukuさんがおっしゃった『燃料集合体を作る段階で制御棒を組み込む』ということは、濃縮直後に、すぐ制御棒に接触させると考えればよいということですね

補足日時：2007/11/12 08:53