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軽水炉中の中性子フラックス

 

反応率、例えば(n,γ)反応率を求めるためには、Cs等の(n,γ)断面積が必要であるが、その前に中性子束の特徴を説明する必要がある。

 

中性子束(実質的には中性子のエネルギー分布)は、検討する対象で大きく変る。ここでは、福島第一原子炉のような軽水炉中の中性子束を紹介する。

 

軽水炉では、中性子は下図のようなエネルギー分布をする。この図は、非常に大まかなものである。

 

 

横軸は中性子のエネルギーで単位はエレクトロンボルト[eV]である。この図では、単位エネルギー当たりの中性子密度で表している。エネルギーは0.001[eV]から1千万(10[MeV])まで表示している。非常に広いエネルギー範囲に分布している。特徴は、青で示した高エネルギー部(核分裂中性子)の分布、中間部に中性子が減速していく過程を表す1/E分布、赤で示す低エネルギー部(熱エネルギー部)のMaxwell分布、これら3つの分布の合成となっていることである。

 

この図では、殆ど熱領域の中性子であるかのように見える。また、このように誤解している人も多い。これは、横軸を単純に対数表示したことによる錯覚である。この図は単位エネルギーあたりの中性子束を表示しているつもりであるが、横軸を対数にすると、以下の変換をしないと正しい表示にならない。エネルギーの自然対数(レサジー)をU=ln(E)とすると、

 

 

とならなければならない。

このように変換すると、下図になる。

 

これを単位レサジー当たりの中性子束と言い、熱中性子炉ではこの表示が暗黙に用いられる。この図を見ると、熱中性子領域、1/E領域、核分裂中性子(高速領域)、ほぼ同程度の量で中性子が分布していることがわかる。

 

中性子断面積は、この分布を考慮して評価編集されていて、評価済核データファイル(Evaluatede Nuclear Data File)として公開され、誰でも自由に利用できる。

 

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 反応率 軽水炉中の中性子束 評価済核データ 三群中性子束と断面積 出力と中性子束 ウラン235の減損

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