はじめに 1 |
第1章 核分裂,臨界と原子炉 10 |
1-1 原子と原子核 10 |
(1) 原子核の構成と原子核 10 |
(2) 結合エネルギー 11 |
(3) 原子核の安定性 14 |
(4) 放射性壊変 15 |
1-2 中性子と原子核の反応 16 |
(1) 散乱反応 16 |
(2) 吸収反応い 17 |
(3) 核分裂性核種と親物質 18 |
(4) 自発核分裂 19 |
1-3 核分裂反応の詳細 19 |
1-4 ミクロ断面積とマクロ断面積 21 |
(1) ミクロ断面積 21 |
(2) マクロ断面積 23 |
(3) 断面積のエネルギー変化 23 |
1-5 原子炉の構成と分類 27 |
1-6 臨界状態と中性子経済 29 |
(1) 熱中性子利用率 31 |
(2) n(イータ) 31 |
(3) 無限増倍率 31 |
(4) 高速中性子核分裂因子 32 |
(5) 共鳴を逃れる確率 32 |
(6) 4因子公式と6因子公式 32 |
(7) 臨界量 33 |
1-7 転換と増殖 33 |
第2章 中性子の空間的振舞い 36 |
2-1 中性子密度と中性子束 37 |
2-2 角中性子密度、角中性子束、角中性子流、角反応率密度 38 |
(1) 角中性子密度、角中性子束、角中性子流、角反応率密度の定義 38 |
(2) スカラー中性子密度、中性子束、中性子流 40 |
2-3 中性子輸送方程式の導出 44 |
(1) 中性子源1 45 |
(2) 反応損失項5 46 |
(3) 散乱流入項3 46 |
(4) 空間的流入項2と流出(漏れ)項4 46 |
(5) 中性子輸送方程式 47 |
(6) 初期条件ならびに境界条件 48 |
2-4 拡散方程式 49 |
(1) 中性子連続の式 49 |
(2) 単速中性子輸送方程式 51 |
(3) フィックの法則と中性子拡散方程式 51 |
(4) フィックの法則の導出 52 |
(5) 拡散近似の限界 56 |
2-5 中性子拡散理論の初期条件と境界条件 59 |
(1) 初期条件 59 |
(2) 境界条件 59 |
(3) 中性子束に対する一般的な数学的条件 62 |
2-6 単速拡散方程式 63 |
2-7 非増倍体系での中性子拡散方程式 65 |
(1) 無限体系中の平面中性子源 65 |
(2) 無限体系中の点状中性子源 68 |
(3) 有限厚さの無限平板体系 70 |
(4) 2領域の平板状体系の中性子束 71 |
(5) アルベドまたは反射係数 73 |
2-8 増倍体系に対する中性子拡散方程式 77 |
(1) 無限平面状原子炉に対する時間依存拡散方程式 77 |
(2) 中性子束の長時間経過後の振舞い 80 |
(3) 臨界条件 82 |
(4) 増倍率による臨界条件 83 |
(5) 一般的な裸の原子炉に対する臨界条件 85 |
(6) 反射体付き原子炉 89 |
第3章 中性子束のエネルギー分布 94 |
3-1 弾性散乱による中性子の減速 94 |
(1) 弾性散乱による中性子の減速 94 |
(2) 重心系等方散乱による中性子の減速 100 |
3-2 無限体系中での中性子の減速 103 |
(1) 水素体系中での減速 104 |
(2) 減速理論に用いられる用語 108 |
(3) A>1の体系中での減速 113 |
3-3 共鳴断面積 116 |
(1) ブライト・ウイグナーの公式 117 |
(2) ドップラー効果 119 |
3-4 無限に重い吸収体を含む水素体系中での共鳴を逃れる確率 124 |
(1) 無限希釈 125 |
(2) 有限希釈 126 |
3-5 共鳴積分 128 |
3-6 共鳴積分の近似計算 131 |
(1) NR近似 132 |
(2) NRIM近似(またはWR近似) 133 |
3-7 熱中性子スペクトル 134 |
(1) 原子核の熱運動による上方散乱 134 |
(2) 熱平衡時の中性子スペクトル 136 |
(3) 非平衡熱中性子スペクトル 138 |
3-8 実効中性子温度モデル 139 |
(1) 熱中性子束 140 |
(2) 中性子温度 141 |
(3) 高エネルギー部を加えた改良 141 |
(4) 熱領域での反応率および平均断面積 142 |
第4章 原子炉の動特性と制御 145 |
4-1 遅発中性子の重要性 145 |
(1) 遅発中性子の生成過程 145 |
(2) 遅発中性子データ 147 |
(3) 遅発中性子の原子炉動特性に対する効果 150 |
4-2 1点炉動特性方程式 152 |
(1) 1点炉動特性方程式の導出 152 |
(2) 1点炉動特性方程式の解法と反応度方程式 155 |
(3) 特別な場合の反応度方程式の解 156 |
4-3 反応度変化 164 |
(1) 温度による反応度変化 165 |
(2) 燃料および冷却材の温度係数 165 |
(3) 温度係数の定性的な理解 167 |
4-4 原子炉の動特性応答と安定性 169 |
(1) システム解析 169 |
(2) 伝達関数 171 |
(3) 原子炉の伝達係数(ゼロ出力伝達関数) 174 |
(4) 負の温度フィードバック 178 |
(5) フイードバックのある原子炉システムの動特性応答 179 |
(6) 原子炉が安定である条件 182 |
4-5 核分裂生成物の毒作用 182 |
(1) ¹³⁵Xeと¹⁴⁹Sm 182 |
(2) 毒物の反応度への効果 183 |
(3) ¹³⁵Xeの毒作用 184 |
(4) Smの毒作用 190 |
4-6 燃料の燃焼 193 |
(1) 燃焼解析 196 |
(2) 核燃料の燃焼チェーン 197 |
(3) 核分裂生成物 197 |
4-7 付録1 摂動論による反応度の式の導出 200 |
第5章 原子炉系の数値解析法 205 |
5-1 1次元拡散方程式の数値解法 205 |
(1) 1次元体系における差分方程式 205 |
(2) 3点差分方程式の解法 209 |
(3) 原子炉に対する計算法 212 |
5-2 多次元拡散方程式の数値解法 215 |
(1) 2次元平板体系の差分方程式 215 |
(2) 2次元差分方程式の行列表示 218 |
(3) 行列方程式の反復解法 220 |
5-3 多群拡散方程式とその数値解法 221 |
(1) 多群拡散方程式の導出へ 221 |
(2) 断面積の縮約 224 |
(3) 多群拡散方程式の行列表示 225 |
(4) ゼロ次元解析 228 |
(5) 多群拡散方程式の簡単な応用 229 |
(6) 多群拡散方程式の数値解法 234 |
5-4 非均質格子の群定数 235 |
(1) 熱中性子に対する非均質効果 238 |
(2) 共鳴中性子に対する非均質効果 242 |
5-5 原子炉数値計算法のまとめ 250 |
(1) 積分型輸送方程式と衝突確率法 252 |
(2) SN法 253 |
(3) モンテカルロ法 254 |
付録1. べき乗法の収束する理由 257 |
第6章 代表的な原子炉と炉物理 259 |
6-1 加圧水型原子炉 259 |
(1) PWRの構成 260 |
(2) PWRの核特性 261 |
6-2 沸騰水型原子炉 269 |
(1) BWRの構成 269 |
(2) BWRの核特性 273 |
6-3 高速増殖炉 279 |
(1) 高速増殖炉の特徴 279 |
(2) 高速炉の構成 280 |
(3) 高速炉の核特性 286 |
第7章 演習問題 291 |
演習問題 291 |
7-1 付録 年齢拡散理論 320 |
英和(和英)訳 323 |
索引 329 |