混合スペクトル炉:高速と熱中性子の共存
原子炉は、物質を構成する最小単位である原子の核分裂反応を利用して、莫大なエネルギーを生み出す施設です。この核分裂を効率的に起こすために重要な役割を担うのが中性子という粒子です。中性子は原子核を構成する粒子のひとつで、電気的にプラスでもマイナスでもないため、原子核の周囲に存在する電子の影響を受けることなく、容易に原子核に近づき、反応を起こすことができます。
原子炉内には、ウランやプルトニウムといった、核分裂を起こしやすい物質が燃料として配置されています。これらの燃料に中性子を衝突させると、核分裂反応が誘発され、莫大な熱エネルギーが放出されます。
しかし、核分裂反応で放出される中性子は非常に高いエネルギーを持っており、そのままでは次の核分裂反応を効率的に起こせません。そこで、原子炉内には、中性子の速度を減速し、核分裂反応を起こしやすい適切なエネルギー状態にするための減速材が使用されています。減速材としては、水や黒鉛などが用いられ、中性子と衝突を繰り返すことで、中性子のエネルギーを徐々に下げていきます。
このようにして、原子炉内では中性子のエネルギーを制御しながら核分裂反応を連鎖的に起こすことで、熱エネルギーを安定して取り出しています。