反応断面積

原子力発電所の中心部には、原子炉が存在します。原子炉では、ウランやプルトニウムといった核燃料に中性子を衝突させることで核分裂反応を起こし、莫大なエネルギーを発生させています。この核分裂反応を効率的に、そして安全に制御するために、中性子が原子核とどのように相互作用するかを理解することが非常に重要となります。 中性子は電荷を持たないため、原子核の持つプラスの電荷に反発することなく近づいていくことができます。そして、原子核に近づいた中性子は、様々な反応を示します。 中性子の反応のうち、最も重要なものが核分裂反応です。中性子がウランやプルトニウムなどの重い原子核に吸収されると、その原子核は不安定になり、二つあるいはそれ以上の軽い原子核に分裂します。これが核分裂です。核分裂の際には莫大なエネルギーが放出され、熱に変わります。 その他にも、中性子が原子核に吸収されて原子核がより重い原子核に変わる中性子捕獲反応や、中性子が原子核と衝突してその方向やエネルギーを変える散乱反応など、様々な反応が起こりえます。 これらの反応の起こりやすさは、反応断面積という指標で表されます。反応断面積は、いわば原子核が中性子に対して見せる反応の確率を表す指標であり、原子炉の設計や運転を最適化する上で欠かせない情報となります。