臨界を起こすために中性子をどうぶつけるか

圧水型原子炉の中で起こっていることを教えて下さい．

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ジルコニウム製のチューブの中に燃料の濃縮ウランのペレットをつめます．
これを束ねたものが炉心です．

原子炉の運転というのは，それぞれのチューブの中のペレットで起こります．
ウランに中性子を衝突させることによって，分裂が起こります．
この分裂が一定のリズムで連続することを臨界といいます．

原爆の様に何かが爆発することはなく，チューブの中で臨界が続きます．

炉心は水に浸されています．その水が沸騰して熱くなったときに発生する
エネルギーでタービンを回し，それが発電機を回します．

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以上は私が理解している原子炉の動きです．

臨界のきっかけになる中性子の放出，衝突，のメカニズムを発生させる
デバイスというか装置はどうなっているのでしょうか？

原子炉を解説する図を読んでも，そのような装置が見あたらず
出だしの臨界を引き起こす原理がわかりません．


MIT原子力理工学部による改訂版・福島第一原発事故解説
http://d.hatena.ne.jp/arc_at_dmz/20110316/fukush …

よくわかる原子力　原子力発電の原理
http://www.nuketext.org/genri.html

原子炉の原理　核分裂
http://www.geocities.co.jp/Technopolis/6734/kiso …

No.3 回答者： mahlergstav 回答日時： 2011/04/07 16:43

原子炉を臨界にするには、原理的には何もいりません。

原子炉からは自発核分裂で中性子が発生していますから、臨界になる条件を満たせば（材料や寸法等）核分裂は、永続的に発生します。

ただ、実際にこんなことをすると、出力が全く上がらなかったり、即発臨界という条件になり、原子炉が暴走する恐れがあるので、AmBeとかCfなどの中性子源で最初の中性子量を制御します。

確かに、火種となる中性子源はありますが、そんなに気にするものでもありません。原子炉を設計するといった、専門家は別ですが、普通の人は、制御棒を抜いたり入れたりして、臨界の条件になれば、何もしなくても臨界状態が維持されるという理解で十分だと思います。

No.2 回答者： cerberos 回答日時： 2011/03/19 20:20

>ジルコニウム製のチューブの中に燃料の濃縮ウランのペレットをつめます．

ジルコニウムにスズ・鉄・クロム・ニオブなどを含ませたジルカロイ合金製の燃料被覆管です。

>ウランに中性子を衝突させることによって，分裂が起こります

厳密に言えば違います。
速度の遅い中性子が飛んでくると、核燃料のウラン235やプルトニウム239の原子核はこの中性子
を捉まえて取り込んでしまいます。こうして出来た原子核は非常に不安定ですぐに分裂を起こし
てしまいます（この際に熱エネルギーを発します）
分裂した中性子は高速で移動していますので、このままですと核分裂を連鎖的に行うことが難し
いため、速度を落とすために減速材が使用されます。

>臨界のきっかけになる中性子の放出，衝突，のメカニズムを発生させる
>デバイスというか装置はどうなっているのでしょうか？

起動用中性子源(イニシエーター)と呼ばれるものを使います。

この回答への補足

イニシエーターの具体的な形状や動作を教えて下さい．

CRTにおける電子銃のようなシステムで，中性子を火種になる燃料被覆管
めがけて放出するものでしょうか．

火種になるアイソトープ類をつめた起動用の燃料被覆管を
通常の燃料被覆管に近づけるのでしょうか．

補足日時：2011/03/22 14:19

No.1 回答者： mi-e007 回答日時： 2011/03/19 19:57

ウランはほっておいても勝手に分裂して中性子を出します．

なので，最初はこの中性子で輪界を起こさないように制御棒に中性子を吸収させます．
実際に原子炉を起動するときに制御棒をある程度抜いて臨界状態にさせます．