核分裂の連鎖反応を起こすための条件

質問

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？

回答No.4

shiara · ベストアンサー

No2です。
＞私のPCからは開けることができませんでした。
＞原研のHPのどこのデータベース一覧に載っているのでしょうか？

　直接行けないようですね。それでは、正面から入りましょう。日本原子力研究開発機構のホームページで、「研究・開発サイト」というところに「原子力基礎工学研究部門」という選択肢がありますので、そこに行きます。出てきた画面の左側に「原子炉核設計の研究」というのがありますので、そこに行きます。次に出てきた画面の図の中央からやや左下側に「データベースの提供」というのがあります。そこに行って、そこから必要なデータに行って下さい。

　(1)はよく分かりません。核分裂の際に放出される中性子の数が１個以上なければならないのは確実ですが、その他の条件までは分かりません。核物質としての条件を満たしていても、実際に連鎖反応が起こるかどうかは、炉心内にどんな物質があるのか、炉心がどういう構成をしているのか、いわゆる炉心の設計に依存します。

補足

お返事ありがとうございます。
JENDL-3.3のデータを見ました。
下記を教えてください。
質問１．
0.0253-eVの熱中性子のfission断面積が
88-Ra-223が 700.0 -3
92-U -235 が585.1
ですが、92-U -235を使用するよりも、88-Ra-223を燃料とした方が、核分裂は起き易いのでしょうか？
700.0 -3の-3の意味は？

質問２．
AuやPtのデータが無いですが、高価なためでしょうか？

回答No.5

shiara

No4です。
　ご質問の件ですが、残念ながら私には分かりませんので、直接、日本原子力研究開発機構に問い合わせてください。

お礼

お返事ありがとうございます。

＞ご質問の件ですが、残念ながら私には分かりませんので、直接、日本原子力研究開発機構に問い合わせてください。
了解しました。しかし、研究者でもない素人が核分裂について原研に質問すると「怪しい人物」と思われるかもしれず、ちょっと気が引けます。（笑）

回答No.3

moritan2

> U235の存在率を０．７％から、３％に濃縮しますと
> 上記の事情はどのように変わるのでしょうか？

すいません、専門家ではないので具体的な数字を交えての回答はできません。
ただ、濃縮により中性子がウラン238に吸収されるより、ウラン235に当たり分裂させる確率が増えるだろう、という予想はできると思います。

補足

お返事ありがとうございます。

＞濃縮により中性子がウラン238に吸収されるより、ウラン235に当たり分裂させる確率が増えるだろう、という予想はできると思います。

当然、その通りですね。

回答No.2

shiara

(2)ですが、日本原子力研究開発機構のホームページで見ることができます。
http://asianlady.servik.com/tokyo/akane_midorikawa04/

　(3)ですが、連鎖反応が続くためには、核分裂で放出された中性子のうち、最低１個は次の核分裂を起こさなければなりません。核分裂の際に放出された中性子は、あるものはウラン238や構造材、冷却材などのほかの原子核に吸収され、あるものは炉心から漏えいしていきます。どの程度の中性子が核分裂に寄与できるかは、どのような物質が炉内に存在するかによって変わってきます。日本で使われている軽水炉では、ウラン235が3％程度の濃度でないと、吸収される中性子の方が多くなってしまう、ということになります。高速炉の場合では、さらに濃度が高くないと連鎖反応は続きません。これは、核分裂の断面積が小さくなることも原因です。一方、天然ウランでも連鎖反応を起こす炉があります。重水を使った炉です。重水は中性子を吸収しにくいため、吸収される中性子が減って、天然ウランでも核分裂連鎖反応が続きます。

参考URL：

http://asianlady.servik.com/tokyo/akane_midorikawa04/

補足

お返事ありがとうございます。

＞重水を使った炉です。重水は中性子を吸収しにくいため、吸収される中性子が減って、天然ウランでも核分裂連鎖反応が続きます。

そっか。原子炉というと軽水炉しか頭になく、燃料は３％に濃縮するものだと頭から思い込んでいましたが、重水炉があったんですね。失礼しました。

＞(2)ですが、日本原子力研究開発機構のホームページで見ることができます。
私のPCからは開けることができませんでした。
原研のHPのどこのデータベース一覧に載っているのでしょうか？

（１） につきましてはどうでしょうか？ご教示頂きましたら幸いです。

もしウラン２３８が、臨界エネルギーEf＞中性子の結合エネルギーB（実際は違いますが、）で、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個以上であれば、それだけで連鎖反応するのでしょうか？

回答No.1

moritan2

(3)だけですが、濃縮していないと、ウラン238に中性子が当たると中性子は吸収されてしまいます。瞬間的にウラン239になり２回ベータ崩壊をしてプルトニウム239になります。そうなると中性子は分裂には使えなくなってしまいます。

補足

お返事ありがとうございます。

U235の存在率を０．７％から、３％に濃縮しますと上記の事情はどのように変わるのでしょうか？