制御棒は誘導放射化されるか？制御棒も溶融するか?

質問

原発の事故についてお願いします。 制御棒は中性子線で、誘導放射化されるのですか?また、誘導放射化された場合、どのような放射性核種ができるのですか?また、炉心溶融した場合、制御棒も溶融しますか?また、その場合融点の差はどのくらいあるのでしょうか。融点の差が大きい場合、燃料成分の濃い部分と、制御棒成分の濃い部分とグラデーションができ、その結果、ちょうど臨界に達するような濃度と量になることはないのですか。水などの減速剤が溶融後どのように存在するかで考え方も変わると思いますが、現在どうゆう状況が考えられるのでしょうか。また制御棒の成分は溶けても、中性子を吸収し続け核分裂反応を抑える方向で働き続けていると考えていいのでしょうか。

回答No.1

spring135

＞制御棒は中性子線で、誘導放射化されるのですか?また、誘導放射化された場合、どのような放射性核種ができるのですか?

制御棒はボロン、ハフニウム等でできていて中性子を吸収します。中性子吸収によってボロン、ハフニウムそのものが放射化することはありませんが、不純物、構造材等が放射化しています。

＞また、炉心溶融した場合、制御棒も溶融しますか?

します。

＞また、その場合融点の差はどのくらいあるのでしょうか。融点の差が大きい場合、燃料成分の濃い部分と、制御棒成分の濃い部分とグラデーションができ、その結果、ちょうど臨界に達するような濃度と量になることはないのですか。

溶融した燃料、制御材、構造材等は混合物となって原子炉底にたまります。その際は制御棒の機能は低下して、燃料の再臨界が起こる可能性があり、実際に起こったようです。

＞水などの減速剤が溶融後どのように存在するかで考え方も変わると思いますが、現在どうゆう状況が考えられるのでしょうか。また制御棒の成分は溶けても、中性子を吸収し続け核分裂反応を抑える方向で働き続けていると考えていいのでしょうか

燃料が炉底を溶かした様です。これが進むと炉底に穴が開き、溶融燃料体は炉外のコンクリ－トを貫通して、格納容器の底に穴をあけ、地中を溶かしながら進んで地球の反対側に出るという、チャイナ・シンドロームが起きないとは限りませんが、スリーマイル原発の例では炉底にたまって、固まったようで炉底に与えた損傷は少なかったようです。福島第1原発では炉底を貫通したのかどうかわからないようで、今後の調査待ちです。

補足

ありがとうございます。
中性子を吸収するということは、原子番号は変わらず、質量数が増えるのですよね。だとすれば、無限大に中性子を吸収するということは核の安定性からもありませんよね。いったい何個くらいの中性子を吸収できるのでしょうか。また、中性子を安定核種としての限界まで吸収した場合、それ以上吸収しないのか、あるいは、吸収したのちベータ崩壊などをして別の核種に変わるのか、どうなのでしょうか。また、吸収するのは熱中性子でも高速の中性子でも同じように吸収するのでしょうか、あるいは熱中性子の方が吸収しやすいのでしょうか。
よろしくお願いします。