原子力用語『熱外中性子』を分かりやすく解説
原子力を知りたい
「熱外中性子」って、何ですか？
原子力マニア
熱外中性子は、熱中性子よりもやや高いエネルギーを持つ中性子のことで、カドミウム箔では吸収されず、エネルギー範囲は0.5～100eVです。
原子力を知りたい
熱外中性子と熱中性子って、分けられて解析されるんですか？
原子力マニア
はい。熱中性子エネルギーと熱外中性子エネルギーに分けて解析する方法を二群理論解析と呼び、全体的な傾向を把握するために利用されます。
熱外中性子とは。
原子力分野で用いられる用語「熱外中性子」とは、熱中性子よりもやや多いエネルギーをもつ中性子のことで、エネルギーがおよそ0.5～100eVの範囲にあります。このエネルギー範囲は、共鳴中性子よりも低く、カドミウム箔では吸収されないのが特徴です。
原子炉などの解析においては、熱中性子と熱外中性子を二つのグループに分けてその空間的な挙動を調べる「二群理論」が用いられます。これにより、原子炉の全体的な傾向を把握することができます。
熱外中性子とは
原子力用語の「熱外中性子」とは、エネルギーが非常に低い中性子のことを指します。中性子は原子核の中にある粒子で、電荷を持たない中性な性質を持っています。
中性子のエネルギーは、その温度によって決まります。一般的に、高い温度になると中性子のエネルギーも高くなります。熱外中性子は、周囲の物質の温度よりもはるかに低いエネルギーを持っているのです。
熱外中性子は、原子炉の減速材（モデレータ）によって生成されます。減速材は、中性子のエネルギーを下げる働きを持つ物質です。原子炉の中性子は、最初に燃料で核分裂反応を起こすことで発生します。この中性子は非常に高エネルギーですが、減速材を通過することでエネルギーを失い、熱外中性子となります。
熱外中性子と熱中性子の違い
熱外中性子とは、原子炉の燃料内やその周辺で発生する低エネルギーの中性子のことです。一方、熱中性子は、原子炉の減速材の中で発生し、速度が落とされて熱運動している中性子のことを指します。
主な違いはエネルギーにあります。熱外中性子は熱中性子よりもエネルギーが高く、0.5eV（電子ボルト）以上を持ちますが、熱中性子はそれよりも低く、通常0.025eV程度です。エネルギーの違いにより、中性子の反応確率が異なります。熱外中性子は、熱中性子に比べて原子核と反応しにくく、透過力が強いため、原子炉の制御に利用することができます。
熱外中性子のエネルギー範囲
-熱外中性子のエネルギー範囲-
熱外中性子は、そのエネルギーによっていくつかの範囲に分類されます。
* -エピサーマル中性子- エネルギーが0.1eVから100keVの間の中性子。
* -減速中性子- エネルギーが100eV以下で、低減速中性子(0.625eV以下)と高減速中性子(0.625eVから100eV)にさらに分類されます。
* -共鳴中性子- エネルギーが数eVから数keVの間で、核共鳴反応を引き起こす中性子。
熱外中性子の吸収と散乱
熱外中性子の吸収と散乱
熱外中性子はエネルギーが低いため原子核に容易に吸収される性質があります。この吸収によって、原子核は励起されたり、別の元素に変換されたりします。また、熱外中性子は原子核に衝突して散乱することもあります。この散乱によって、熱外中性子は方向を変えたり、エネルギーの一部を失ったりします。熱外中性子の吸収と散乱は、原子炉の制御や放射線の遮蔽など、さまざまな原子力技術において重要な役割を果たしています。
二群理論解析における役割
二群理論解析における役割
二群理論解析は、原子炉の設計や解析において広く利用される簡略化された方法です。この理論では、中性子を２つのエネルギー群に分けて解析を行います。即ち、熱中性子群と熱外中性子群です。熱外中性子は、定常状態では無視できる程度であったり、あるいは熱中性子よりも寄与が小さく、２つの群に分けて解析することが合理的です。