- ベストアンサー
原子炉の核分裂はどうやって起こすのですか
いつもお世話になります。稼動中の原子炉を停止するのには、中性子を吸収する制御棒を挿入するということですが、ということは制御棒がない状態、つまり燃料棒同士が近い状態になるとお互いの燃料棒から中性子が飛び交い勝手に核分裂が始まり、やがて臨界状態に達するのでしょうか。運転中は制御棒のコントロールで出力を加減しているのでしょうか。また疑問なのは、１本の燃料棒の中に入っている複数の濃縮ウランペレット同士は互いに核分裂は起こさないのでしょか。初歩的な疑問ですみませんがご教示お願いいたします。
- kenbone
- お礼率74% (163/218)
- 自然環境・エネルギー
- 回答数3
- ありがとう数4
- みんなの回答 （3）
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
No.2です。 追伸： > 運転中は制御棒のコントロールで出力を加減しているのでしょうか。 ・沸騰水型原の原発はベース電源として設計されています。 したがって、２４時間、運転出力の定格は１００％または７５％固定。 運転中は、制御棒は全量引き抜きが基本運転系です。 したがって、原子炉は再循環ポンプによるコントロールが主体です。 沸騰水型原子炉のコントロール方法。 １・制御棒。（サブ） ２・原子炉再循環ポンプ。（メイン） ボイドが多いと核分裂反応が下がる。 ３・ホウ素濃度制御系。 水中のホウ素濃度が増えると核分裂反応が下がる。 http://www.rist.or.jp/atomica/dic/dic_detail.php?Dic_Key=1006 ・加圧水型原子炉の制御棒は、出力調整用と停止用の二種類に分けられます。 原子炉のコントロール方法。 １・出力調整用制御棒。 ２・ホウ素濃度制御系。 > １本の燃料棒の中に入っている複数の濃縮ウランペレット同士は互いに核分裂は起こさないのでしょか。 ・先の回答の通りです。 自発性核分裂で、簡単に臨界が起こるようでは、原子力発電なんて、怖くて、とても使えません。
その他の回答 (2)
- x530
- ベストアンサー率67% (4457/6603)
> つまり燃料棒同士が近い状態になるとお互いの燃料棒から中性子が飛び交い勝手に核分裂が始まり、やがて臨界状態に達するのでしょうか。 ・違います。 原子炉は大変安全性を重視した設計で、ペレットのＵ２３５とＵ２３８の比率は、自発性核分裂による臨界や連続核分裂に至る可能性は低くなるように作られています。 原子炉の起動時には、火種が必要です。 原子炉の炉内または炉心近くに、制御棒と同じように、起動用中性子源(イニシエーター)を格納容器から挿入することにより原子炉は臨界し起動します。 Ｕ２３８も極めて小さな確率ながら自発性核分裂を起こします。 自発性核分裂でも中性子を放出します。 あと、核分裂の不発（Ｐｕ２４０）も自発性核分裂を起こして、中性子を放出します。 ですが、Ｕ２３８やＰｕ２４０が核分裂を起こす確率は、お話にならないくらい小さいため、臨界や連続核分裂に至ることは希です。 http://roko.eng.hokudai.ac.jp/studentadm/NRE/kuca.html#source チェルノブイリは運転中（連続核分裂中）の事故。 スリーマイルと福島は停止中の事故。 両者は、異なります。
お礼
現場で働いているかのようなご回答ありがとうございます。燃料棒を近づけただけでは核分裂は起きないんですね。中性子の火種があるとは知りませんでした。ただ、jcoの臨界事故があまりにも簡単におきた記憶があるので燃料棒同士が近いだけで核分裂が起きても不思議ではないなと思っていました。自発性核分裂など勉強になりました。
- Siegrune
- ベストアンサー率35% (316/895)
最後の疑問までは、はいそうです。 >また疑問なのは、１本の燃料棒の中に入っている複数の濃縮ウランペレット同士は互いに核分裂は起こさないのでしょか。 核分裂を起こしたときに出てくる中性子は非常に高速で飛んでいきます。 １本の燃料棒の中で核分裂でできた中性子はほとんど燃料棒の外へでていってしまうでしょう。 で、出て行った中性子が減速材である水により他の核物質に取り込まれてというか衝突してというか して、核分裂が繰り返されます。 おきていないわけではないでしょうけど、臨界状態に達するのは難しいでしょうね。 東京電力のこのページがわかりやすいかと。 http://www.tepco.co.jp/nu/knowledge/system/system01-j.html
お礼
朝忙しい時間にありがとうござました。中性子を減速させるのがポイントですね。tepcoのhpも分かりやすかったです。ご紹介ありがとうございました。tepcoの解説に問題の放射性物質の説明がなかったのが気になりました。ありがとうございました。
関連するQ&A
- 原子力発電で核分裂が始まるきっかけ
原子力発電では、制御棒で中性子の数を制御して 核分裂を抑えてると書いてありましたが 最初の中性子はどこから送りこむのでしょうか？ 専用の中性子発生装置があるのでしょうか？ あと、燃料棒だけでは自然に核分裂は起こらないのですか？ 宜しくお願いします
- ベストアンサー
- 自然環境・エネルギー
- 【原子力発電所の原子炉内はウランに中性子を当てて核
【原子力発電所の原子炉内はウランに中性子を当てて核分裂を起こしてエネルギーを取り出している】ウランに中性子をぶつけていると書かれていますが中性子とはなんですか？ 中性子は何ですか？どうやってぶつけるのですか？
- ベストアンサー
- 化学
- 原子力発電所の炉の原子燃料の寿命は何で判断するのですか？
原子力発電所の炉の原子燃料にも寿命がありますよね。 制御棒を入れなくても蒸気が少なくなるのでしょうが、その時のペレットの状況はどうなるのでしょうか？ どうしてそうなるのでしょうか？ 核分裂の連鎖反応が起こりにくくなるのだろうと思いますが、どうしてそうなるのでしょうか？ などなど、燃料を取り替えなければならないときの原子燃料の状況を教えて下さい。 よろしくお願いします。
- ベストアンサー
- 自然環境・エネルギー
- 核分裂の連鎖反応を起こすための条件
こんにちは、 下記について教えてください。 （１）ウラン２３５等を使用して核分裂の連鎖反応を起こしていますが、このときに使用する物質（ウラン２３５等）の持っている必要な条件は、 ・核分裂させるための臨界エネルギーEfよりも、中性子の結合エネルギーBの方が大きいこと。 ・中性子が物質に当たり、その物質が核分裂を起こした際、放出される中性子の数が１個以上であること。 でよろしいでしょうか？その他の条件もあるのでしょうか？ （２） いろんな物質の熱中性子による（例えば0.025ｖ）による断面積を知りたいのですが、どのような資料に記載されているでしょうか？ （３） 原子核物理学 八木浩輔先生著 P283に、熱中性子による（0.025ｖ）による断面積として、天然Uの値が載っているのですが、ν（核分裂を起こした際、放出される中性子の数）が、2.47であり、η（断面積を考慮した放出中性子数）が、1.34と記載されてます。これを見ると、天然Uを３％に濃縮する必要は無く、そのまま原子炉で燃料として使用できそうに思えるのですが、なぜ、濃縮する必要があるのでしょうか？
- ベストアンサー
- 物理学
- 原発の核反応と燃料について
こんにちは。 質問1 原発で使用される、使用前の燃料ペレットは、ウラン235が濃縮されていることにより、天然のウラン鉱石より多量の放射線を発しているのでしょうか。 質問2 ウラン235は、中性子を吸収することによって核分裂反応を起こすそうですが、出来立ての圧力容器に初めて燃料棒などを挿入したとき、初めに核分裂反応を引き起こすその中性子は何に由来するものなのでしょうか。 以上、よろしくお願いいたします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 原子炉の違いについて
原子力発電所の原子炉にはさまざまな種類がありますが、通常の核分裂炉と高速増殖炉に大きな違いはあるのでしょうか・・？ 高速増殖炉は入れた燃料よりも燃えて作り出された燃料の方が多いらしいですが、これは実際に増殖しているのでしょうか？それとも見かけだけ増殖しているだけなのでしょうか？ また、核分裂炉は、材料にウラン235を用い、高速増殖炉は材料にプルトニウム239を用い更にウラン238を使用していることはわかるのですが、決定的な相違点として他に大きな特徴がそれぞれにあるのでしょうか？ 長くなってしまいましたが、どうかご教授願います・・
- ベストアンサー
- 物理学
- プルサーマル発電と高速増殖炉での発電の違いについて
再度、軽水炉での原発発電、高速増殖炉での発電の違い について、何点かお聞きします。よろしくお願いします。 また現在は、軽水炉での発電も停止状態、高速増殖炉は、 事故により、やはり停止状態だと理解しています。 まず、高速増殖炉では、核分裂を起こさせる中性子の速度が 、軽水炉の場合に比べて、250倍になると聞きます。本当でしょ うか? この場合の軽水炉で使うのは、10%程度の低濃縮ウラン だと思うのでうが、間違いないでしょうか? ２５０倍になるとは、10%程度の低濃縮ウランを軽水炉で使用 する場合とプルトニウムを高速増殖炉で燃料として使用する 場合の比較だと理解しているのですが、間違いないでしょうか? 二番目の質問をさせて下さい。 軽水炉で、プルトニウムを燃料として、低濃縮ウラン、劣化ウラン とともに、MOX燃料として使用するのをプルサーマルと言うわけ ですが、核分裂を起こさせる中性子の速度は、軽水炉で、低濃 縮ウランを使用する場合、高速増殖炉で、プルトニウムを使用 する場合では、この三者間では、速度では、具体的に、どのくら いの違いとして、出てくるのでしょうか? またプルサーマルが稼働していた時期は、一年間で、原子炉一基 で、どのくらいのMOX燃料が使われていたのでしょうか? 低濃縮ウランの場合は、一年間で、原子炉一基で、100トン分が 使われ、100トンを三回に分けて使用していたとも聞きます。 三番目の質問をさせて下さい。 確認と言う形で、お聞きしたく思います。 プルサーマル発電で、使用されるプルトニウムは、MOX燃料 全体の4～9%と聞きます。本当でしょうか? また高速増殖炉では、燃料全体の20%をプルトニウムが占め、 残りは、核分裂を起こすウラン235は使用せず、そのままでは、 核分裂を起こさないウラン238を80%使用すると聞きます。 これが本当でしょうか? ウラン238は、中性子を一つ取りこむと、ウラン239に変わり、 ベータ線を出して、核分裂を起こすプルニウム239へと変わり、 高速増殖炉では、この出来たプルニウム239に使えるとも聞き ます。 最後に、質問の数、内容が長くなってしまいました。すみません。
- ベストアンサー
- その他（生活・暮らし）
- 熱核分裂性(fissile)と、核分裂が起こりうる(fissionable)原子核について
こんにちは、 いま図書館で借用した古い原子炉工学（1975年）の本を読んでおりますが、そこに （１） 233Ｕ、235U、239Pu、241Puなどの原子核は、熱核分裂性(fissile)の原子核と呼ばれる。運動エネルギーがゼロの中性子であっても、核分裂が誘起される。 （２） それに対して、233Ｕ、235U、239Pu、241Pu以外の重い原子核については、 核分裂が起こりうる(fissionable)原子核と呼ばれる。この238Uのような臨界エネルギーがあまり高くなくて、入射中性子エネルギーが約10MeV以下で核分裂が誘起される。 という言葉が使われています。 いまでも、熱核分裂性(fissile)と、核分裂が起こりうる(fissionable)原子核と言う言葉はそのまま使用されているのでしょうか？ また、核分裂が起こりうる(fissionable)原子核は、具体的にどの元素が該当するのでしょうか
- ベストアンサー
- 物理学
- 「原子核分裂の連鎖反応を制御する（中略）装置」とは
「核燃料物質、核原料物質、原子炉及び放射線の定義に関する政令」第3条に次のようにあります。 第三条 原子力基本法第三条第四号 ただし書の政令で定めるものは、原子核分裂の連鎖反応を制御することができ、かつ、その反応の平衡状態を中性子源を用いることなく持続することができ、又は持続するおそれのある装置以外のものとする。 第3条が言う「原子核分裂の連鎖反応を制御することができ、かつ、その反応の平衡状態を中性子源を用いることなく持続することができ、又は持続するおそれのある装置」とは例えばどんな装置でしょうか。できるだけたくさんあげていただけると有り難いです。
- ベストアンサー
- 科学
お礼
再度ありがとうございました。福島の場合は沸騰水型ですから圧力容器内にボイド(泡）を発生させたりホウ素の加減で出力をコントロールしているわけですね。長期間、反応度を常に0に保つようにコントロールしていることもサイト参照で分かりました。また加圧水型のチェルノブイリは制御棒を抜きすぎて反応度がプラスに転じた出力オーバーだったんですね。専門的な解説、何とか物理音痴の私でもちょっと理解できました。ご教示ありがとうございました。