京都大学臨界集合体実験装置 (KUCA) 大学院実験テキスト
Joint Reactor Laboratory Course for Students in KUCA

2004年6月　(June, 2004)
三澤毅、宇根崎博信、市原千博、卞哲浩、代谷誠治

目次

1. 京都大学臨界集合体実験装置の一般説明  /p.1

1-1 京都大学臨界集合体実験装置の概要  /p.1

1-2 KUCA軽水減速架台(C架台）の概要  /p.2

2. 主要な構成品  /p.3

2-1 燃料板、燃料フレーム  /p.3

2-2 制御・安全棒  /p.6

2-3 起動用中性子源  /p.6

2-4 検出器  /p.6

2-5 炉心タンク及び格子板  /p.7

3. 炉心の構成  /p.9

第1章臨界近接

1-1 実験の目的  /p.11

1-2 核分裂の連鎖反応、中性子の増倍と臨界近接実験  /p.13

1-2-1 核分裂の連鎖反応：中性子増倍率と6因子公式  /p.13

1-2-2 未臨界の原子炉における中性子増倍  /p.19

1-2-3 逆増倍率と燃料装荷量との関係  /p.22

1-2-4 実際の臨界近接実験：逆増倍率の測定  /p.23

1-3 実験の方法  /p.26

1-3-1 実験の手順  /p.26

1-3-2 測定の手順   /p.26

1-4 事前レポート  /p.34

1-4-1 事前レポート  /p.34

1-4-2 計算に用いる炉心モデル  /p.35

1-4-3 ６因子公式に基づく臨界近接実験の数値シミュレーション  /p.36

1-4-4 反射体付き原子炉の2群拡散計算  /p.40

1-5 実験レポート  /p.45

1-5-1 逆増倍率曲線に関する考察  /p.46

1-5-2 事前レポートで求めた臨界枚数と実際の臨界枚数に関する考察  /p.46

1-5-3 無限厚さと見なせる軽水反射体厚さに関する考察  /p.47

参考文献  /p.48

付録 1A 原子炉物理の基礎知識  /p.49

1A-1 中性子と原子核との相互作用  /p.50

1A-1-1 散乱反応と吸収反応   /p.50

1A-1-2 核分裂反応  /p.51

1A-2 断面積  /p.53

1A-2-1 ミクロ断面積 53

1A-2-2 マクロ断面積  /p.54

1A-2-3 断面積のエネルギー変化  /p.56

1A-3 中性子束、反応率とバランス式（中性子拡散方程式）  /p.57

1A-3-1 中性子密度、反応率と中性子束  /p.57

1A-3-2 中性子密度のバランス方程式と中性子拡散方程式  /p.57

付録1B バックリング及び中性子の漏れない確率の物理的意味  /p.60

1B-1 バックリングの物理的意味  /p.60

1B-2 6因子公式における中性子が漏れない確率の物理的意味  /p.62

1B-2-1 熱中性子が漏れない確率  /p.62

1B-2-2 高速中性子が漏れない確率  /p.63

付録1C ２群拡散理論による臨界計算  /p.65

1C-1 バックリングを用いた拡散方程式の1次元化  /p.65

1C-2 炉心部の中性子束  /p.68

1C-3 反射体部の中性子束  /p.71

1C-4 臨界行列式  /p.73

1C-5 中性子束分布  /p.76

第2章制御棒校正

2-1 実験の意義と目的  /p.77

2-2 実験の原理  /p.79

2-2-1 反応度と動特性方程式  /p.79

2-2-2.ペリオド法  /p.81

2-2-3 制御棒落下法  /p.84

2-2-4 補償法  /p.88

2-3 実験の方法  /p.89

2-3-1 炉心構成  /p.89

2-3-2 ペリオド法  /p.89

2-3-3 制御棒落下法  /p.94

2-4 実験レポート  /p.96

2-4-1 作業分担  /p.96

2-4-2 課題と検討項目  /p.97

2-5 事前レポート  /p.99

参考文献  /p.101

付録2A 即発中性子平均寿命の比較  /p.102

付録2B 遅発中性子の定数  /p.103

付録2C ペリオド法の別の測定方法  /p.104

付録2D 中性子源増倍法とインバース・カイネティクス法  /p.105

付録2E 一次摂動論  /p.107

付録2F 一次摂動論の応用（制御棒校正曲線）  /p.110

付録2G 動特性方程式について  /p.112

第3章放射化検出器による反応率分布測定

3-1 実験の目的  /p.116

3-2 測定の原理  /p.118

3-2-1 中性子放射化検出器の特徴  /p.118

3-2-2 放射化検出器による中性子束測定の原理  /p.119

3-2-3 放射化箔として金(Au)を用いた放射能測定の原理  /p.122

3-2-4 検出効率の決定  /p.125

3-3 熱中性子束による放射化反応率の決定  /p.127

3-3-1 原子炉内における中性子スペクトル  /p.127

3-3-2 熱中性子による放射化反応率  /p.130

3-4 実験の方法  /p.139

3-4-1 炉心配置  /p.139

3-4-2 金線および金箔の炉心への装着と照射  /p.139

3-4-3 金線および金箔の放射能測定  /p.141

3-5 実験レポート  /p.146

3-6 事前レポート  /p.149

参考文献  /p.151

付録3A  4πβ-r 同時計数法による放射化反応率の絶対測定  /p.152

3A-1 ４πβ-r同時計数法の原理  /p.152

3A-2 ４πβ-r同時計数法におる絶対測定法  /p.154

付録3B HPGe検出器を用いた測定装置の概要と取り扱い上の注意事項  /p.156

第4章中性子相関実験Feynman-a法

4-1 実験の目的  /p.158

4-2 増倍体系における分散対平均法  /p.159

4-2-1 減衰係数α  /p.160

4-2-2 反応度で表したγの表式  /p.161

4-2-3 γのおよその大きさ  /p.161

4-2-4 γの漸近的挙動  /p.161

4-2-5 遅発中性子での臨界時のγ  /p.162

4-2-6 出力と γとの関係  /p.163

4-3 実験の方法  /p.164

4-3-1 実験装置  /p.164

4-3-2 実験の方法  /p.166

4-3-3 測定の方法  /p.168

4-4 実験レポート  /p.170

4-4-1 実験レポート   /p.170

4-4-2 検討事項  /p.171

参考文献  /p.172

付録4A Feynｍan-α法の公式の導出  /p.173

第5章パルス中性子法による反応度測定

5-1 実験の目的  /p.180

5-2 実験の原理   /p.181

5-3 実験装置  /p.187

5-4 実験の方法  /p.188

5-5 データ処理  /p.189

5-6 考察  /p.190

5-7 実験レポート  /p.191

参考文献  /p.192

第6章運転実習（教育のための制御台操作）

6-1 運転実習の目的  /p.193

6-2 制御台操作を行う上での注意事項  /p.194

6-3 KUCA軽水減速架台における制御台操作手順  /p.195

6-3-1 操作手順のあらまし  /p.195

6-3-2 具体的な操作手順  /p.197