核原料

?水?における ²³⁸Puから ²⁴⁵Cmへの核種?換フロ? ^[1]。核種?換の速度は核種に大きく依存し、存在比は核?換と崩?の比によって決まる。?心から核燃料を取り出すと ²³⁸Pu, ²⁴¹Pu, ^242-244Cmなど短?命の同位?の崩?が支配的になり ^245-248Cmなど長?命の同位?が?る。赤字は核分裂を起こす確率、?字は中性子を捕獲する確率。赤紫はα崩?、?はβ崩?または電子捕獲（EC)の確率を示す。

核原料 または 核原料物質 、 親物質 （Fertile material）とは、それ自身は熱中性子による核分裂反? を起こさないが、中性子捕獲および核?換により核分裂性物質に?化することができる物質である。

天然の核原料物質 [ 編集 ]

天然に存在する核原料物質には以下のものがある（原子?における中性子照射も含む）。

原子??で生成される人工同位元素が?一の中性子捕獲により核分裂性物質となる場合

その他、アクチノイドには中性子を1つ捕獲した後、崩?したり核分裂する前にさらに別の中性子を捕獲して別の核分裂性物質に?わるものがある。

プルトニウム242 → アメリシウム 243 → キュリウム 244 → キュリウム 245
ウラン236 → ネプツニウム 237 → プルトニウム238 → プルトニウム239
アメリシウム 241 → キュリウム 242 → キュリウム 243（キュリウム242がプルトニウム238に崩?し、さらに中性子捕獲してプルトニウム239となる場合もある）

これらのケ?スでは核分裂に至るまでに3～4個の熱中性子が必要である。一方で核分裂により生じる熱中性子は2～3個であるため、これらの核種が生成されると熱中性子の??は減少していく（連鎖反?が?束してしまう）。高速? では核分裂に必要な熱中性子が少なく、より多くの中性子が生成される。

核原料物質からの核分裂性物質生成 [ 編集 ]

高速中性子? では減速材がないか少ないため、高速中性子が利用できる。このため、核原料物質を?心周?のブランケットに用いたり、特別な燃料棒として利用することによって、 ?殖? として構成することができる。プルトニウム238 、プルトニウム240 およびプルトニウム242 は熱中性子?では燃えにくいため蓄積すると問題になるが、高速中性子?では問題になりにくい。熱中性子を用いた?殖?はトリウム燃料サイクルに限り?現可能である。これは、ウラン233 の方がプルトニウム239 よりも熱中性子による核分裂が確?に起きるためである。

用途 [ 編集 ]

核原料物質を用いて、宇宙空間における宇宙機用原子力推進燃料を生産することが提案されている。地球-月系の L1点に核燃料生産施設を設置し、地球からは大?中で安全な核原料物質を打ち上げることにより、核分裂性物質を地上から打ち上げる安全上のリスクを排除しながら、大量の核燃料を得ることができる ^[2]。

?考文? [ 編集 ]

^ Sasahara, Akihiro; Matsumura, Tetsuo; Nicolaou, Giorgos; Papaioannou, Dimitri (April 2004). “Neutron and Gamma Ray Source Evaluation of LWR High Burn-up UO2 and MOX Spent Fuels” . Journal of Nuclear Science and Technology 41 (4): 448?456. doi : 10.1080/18811248.2004.9715507 .
^ Dodd, Jake; Thangavelu, Madhu (January 2012). “SNAP-X: The Space Nuclear Activation Plant” . AIAA Space 2012 (Conference issue). doi : 10.2514/6.2012-5329 2012年12月18日 ??。 .

[1] Sasahara, Akihiro; Matsumura, Tetsuo; Nicolaou, Giorgos; Papaioannou, Dimitri (April 2004). “Neutron and Gamma Ray Source Evaluation of LWR High Burn-up UO2 and MOX Spent Fuels” . Journal of Nuclear Science and Technology 41 (4): 448?456. doi : 10.1080/18811248.2004.9715507 .

[dodd2012-2] Dodd, Jake; Thangavelu, Madhu (January 2012). “SNAP-X: The Space Nuclear Activation Plant” . AIAA Space 2012 (Conference issue). doi : 10.2514/6.2012-5329 2012年12月18日 ??。 .

[1]

[2]