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DIYによる原子炉・核兵器の密造は可能か? @ [物理学板]


DIYによる原子炉・核兵器の密造は可能か? @ [物理学板]
1: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/12/16(金) 10:47:31.10 ID:na58iKDA
原始的な核融合炉ならアメリカなどでDIYされてるようだけど、核分裂炉とかはどうなんだろうか。
8: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/12/16(金) 13:39:36.91
>>1
書く前によく読み直せよ低能wwww
11: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/12/17(土) 02:34:24.93
>原始的な核融合炉ならアメリカなどでDIYされてるようだけど
wwwwwww
15: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/12/18(日) 04:32:56.86
>原始的な核融合炉ならアメリカなどでDIYされてるようだけど
知らない間に随分進んだもんだな
51: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/12/23(金) 08:51:22.92 ID:sFzPgDsP
原始的な核融合炉というのはおそらく「フューザー」のことではないかと思われ
53: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/12/23(金) 12:47:50.70 ID:Cb7npQ3k
>>51
フューザーで間違いないと思う。

その単語で調べてみたら、どうも中性子源になるみたいだ。
なら、臨界量未満のウランを臨界にすることも可能かな?

どうしても臨界量のウランが足りない場合、それで補助をするというのはいい考えだと思う。
ただ、どの程度の量になるのかがよくわからない。
52: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/12/23(金) 12:31:06.78
> 原始的な核融合炉というのはおそらく「フューザー」のことではないかと思われ
うん、アメリカの高校生が核融合炉を自作したってYouTubeに映像が投稿されてたのはフューザーだったよね。
小型のフューザーを個人で作る事はアメリカみたいに規制が緩くて個人で色んな部品を買える国では、技術的にはそれほど難しくないみたいだし、フューザーは実際に核融合反応を起こせるが投入エネルギーより、取りだせるエネルギーがずっと少ないから商用炉としては意味がないだけで、核融合炉というだけならば、フューザーも立派にそのことばが意味する「核融合反応を起こせる装置」という定義を満たしている。
原子力発電と火力発電の違い
管理人より:ハイ、現在一般的な原子力発電(と火力発電)の仕組みは↑のようになっています。大雑把にいうと「核分裂反応の熱でお湯を沸かして蒸気の圧力でタービンを回して発電」ということです。

原子炉の仕組み
原子炉の内部はこのようになっています。(画像はwikipediaから)
燃料に使われるのは核分裂を起こしやすい「ウラン235」の含有量を3%~5%ほどに濃縮したもの。ウラン235に中性子を当てると核分裂し、その際に熱エネルギーと2~3個の中性子が発生。その中性子がさらに別のウラン235に当って…という感じでゆっくりした連鎖反応を起こすのが核分裂の仕組み。
しかし中性子の数がどんどん増えていくと反応も次第に苛烈になるため、1回の核分裂に対して、1個の中性子が出るほうが望ましい。これを抑制するのが「制御棒」。これを突っ込むと中性子の発生が抑制され、安定した状態(臨界状態)を保つことが可能。
また、分裂の際に発生する中性子の速度は速すぎるので、これを減速する「減速材」というものがあります。日本では「軽水(普通の水)」がよく使われますが、「重水(通常より比重の大きい水素の同位体を含む)」や黒鉛等々を使うこともあります。日本では概ね、減速材と熱エネルギーを運搬する冷却材は同じ軽水で行われることが多いようです。

ちなみに核爆弾に使われるウラン(やプルトニウム)は、その含有量をほぼ100%にしてあり、核分裂反応が一瞬で起こるようにしたものです。

これで説明あってるかなー。画像および説明文は、電気事業連合会←こちらより拝借。
核融合発電については過去にまとめていますが、 こちらにあるように、現在開発途上。ようやく点火に必要な技術に目処がついた…とかそんなレベルだそうです。道は長い。
フィロ・ファーンズワース フューザー」というのは、核融合に必要な高温高密度のプラズマを保持できるかも…と期待された装置。実際にはあまり効率が良くなかったので現在では別の用途で使われるそうです。(中性子発生装置として、など)
2: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/12/16(金) 10:53:13.00 ID:na58iKDA
軽水炉だと、濃縮度3%程度のウランを供給して、1%程度になるまで燃やしてから取り出すけど、天然ウランの濃縮度0.7%程度では燃えないらしい。

しかし重水炉や黒鉛炉なら、天然ウランを燃やすことも可能だ。
そしてウラン鉱石は日本でも入浴用としてキロ数千円で販売している。
それを粉砕して硫酸でウランを抽出し、固めて燃料状にした場合、重水の中に入れるだけで臨界が起きるのではないだろうか?

もちろん、原石を集めるだけでも何十万もかかるだろうが、ウラン濃縮という難易度の高いプロセスを踏まなくても可能であるため、ハードルは低い。

机上の空論だろうか?
3: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/12/16(金) 10:54:24.68 ID:na58iKDA
まさか、ピッチブレンドをそのまま重水中に入れただけで臨界が起きたりはしないよね?
4: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/12/16(金) 11:11:28.24
こんなんあったな
スウェーデン男性、家で原子炉を作り逮捕される


31 歳のスウェーデン人男性が、自宅アパートで原子炉を作り逮捕されたそうだ (The Local の記事、本家 /. 記事より) 。

放射性物質は通信販売で購入したそうで、また煙探知機からも手に入れたとのこと。
この男性が原子炉制作に取りかかったのは 6ヶ月前であり、研究の経過は特に隠すことなくブログにもアップしていたとのこと。
逮捕のきっかけとなったのは、本人がスウェーデンの原子力安全保安院にあたる機関に「家庭で原子炉を作ることは合法か」と問い合わせたこと。
当局からは放射線レベルの調査に人が送られてくると告げられたとのことで、実際には警察も一緒にやってきて家宅捜索が行われ、逮捕されてしまったとのこと。

その後男性は釈放されたとのことで、「今後は原子物理学の理論を中心に研究を続ける」と話しているという。なお、自身の持っていたガイガーカウンターの数値では全く問題はなかったとも話しているそうだ。
Swede held for building nuclear reactor in his kitchen
スウェーデン男性、家で原子炉を作り逮捕される
6: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/12/16(金) 11:48:38.54 ID:na58iKDA
>>4
なんだかよく分からないニュース。
結局原子炉はできてないし。

というか天然ウランが重水中で臨界する量がよく分からない。
黒鉛と重水でかなり差があるのかな?
9: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/12/17(土) 00:04:23.08 ID:LoxauPBD
イリジウム線源
>米国臨界安全ハンドブックTID-7016によると、ウラン-235の最小臨界量は金属で22.8kgに対しプルトニウム-239のそれは5.6kgである。
>また、水のような減速材があると臨界になりやすく、溶液状態では、最小臨界質量はウラン-235の820gに対し、プルトニウム-239は510gである。
これを見ると軽水だとこのくらいは要るってことだよね。
一般の原子炉みたく、ペレットにすると結構必要だけど、水溶液にすると少なくて済むのか。
重水を使えば、かなり少なくて済むだろう。
ただ、臨界後に重水が汚れてすぐ止まる可能性もあるが。


軽水炉が3%、重水炉が0.7%なら、重水炉は約4倍くらいの燃焼支援力があるってことだから、単純計算で205グラムのウラン235があればいい計算になる。
すると30キロの天然金属ウランが必要で、それを得るのに要する鉱石はかなりの量になる。

しかし、重水炉の燃焼支援能力がもっと高いのであれば、もっと少ない精錬で可能。
10: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/12/17(土) 00:07:07.36 ID:LoxauPBD
少なくともオウム真理教は工夫次第で原子炉は製造できたということになる。
人形峠でウランを取ろうとしていたけれど、核兵器は無理でも原子炉くらいなら作れた。

放射性物質爆弾に使われる可能性もあっただろう。

もちろん、化学兵器の製造よりは難易度が高いので、各国が警戒していないのはそのせいもあるだろう。
私は調べてみて、こんなに簡単にできるのかと意外だった。
12: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/12/17(土) 15:31:58.31 ID:LoxauPBD
http://www.journalarchive.jst.go.jp/jnlpdf.php?cdjournal=tanso1949&cdvol=1971&noissue=64&startpage=14&chr=ja
黒鉛を減速材として用いる場合、ホウ素が含まれてると性能が大幅に低下するので、除去処理が必要らしい。ということは一般の黒鉛では無理か?

>たとえば,イギリスの実験用原子炉BEPOの場合,見掛け密度が1.65g/ccの黒鉛材を使用すると,
>核燃料 ウラン(天然ウラン)の臨界量は28トンであるが,天然黒鉛を加圧成型して得られるような
>2.06gfccの高密度のものを用いると,計算上のウラン臨界量は13トンで足りる。
うわ、ずいぶんと多いな。
やっぱり燃料集合体1本だけじゃ反応しないってことなのかな?
管理人より:ページはWayback machineでもサルベージできず不明。
13: 投稿日:2011/12/17(土) 21:27:49.35 ID:X+Tig/r7
ウラン鉱山の中に減速材入れれば良いってことだな。
(そりゃ昔あったという天然原子炉だ)
14: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/12/18(日) 02:48:29.98 ID:KvsebgnF
ガボンのは、地下水だけじゃなくて、炭素が豊富だったから減速材になって反応したって話もあるね。
あの時代に人類文明が誕生していれば、核戦争が今よりも起きやすかっただろう。
オクロの天然原子炉
管理人より:ガボン共和国のオクロというところにあった「オクロの天然原子炉」と呼ばれるもの。ウラン鉱脈の中で、天然に偶然原子炉的な反応が起こっていることが分かった唯一の例だそうです。
1…核反応ゾーン、2…砂岩、3…ウラン鉱床、4…花崗岩。
なんでも10数万年に渡って反応が続いていたそうでですね、なんか「もったいない!」と思ってしまったアナタはれっきとした日本人です。
16: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/12/18(日) 05:33:17.33
http://www.journalarchive.jst.go.jp/jnlpdf.php?cdjournal=jsms1952&cdvol=5&noissue=39&startpage=680&chr=ja
ここを見ると重水でも天然ウランは5トンないと臨界量にならないらしい。
これじゃあどっかのテロ組織がウラン鉱石から原子炉作るのは無理だ。黒鉛だともっと必要。
しかも隙間ができやすいのでスペックより大幅に性能は下がる。

開発中の原子炉および研究炉等
減速能と減速比の意味についてはここを参照。
重水は黒鉛やベリリウムよりはるかに優秀。
17: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/12/18(日) 05:53:01.70
5. 単一ユニットの臨界データ(PDF)
濃度3%以上の濃縮ウランの水溶液の臨界量はここに載ってるけど、全部軽水のもので、またより低濃度の場合のはない。
18: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/12/18(日) 06:04:58.35 ID:KvsebgnF
あれ、おかしいな、>>16のファイルだと低濃縮ウランの軽水炉だと10トン以上必要ってなってるぞ。
しかしウランの水溶液だと数十キロで臨界になると>>17のファイルにある。
もしかするとウランを水に溶かしただけでこんなに激しく臨界量が変わるのだろうか?
それとも燃料棒と真球の形状の差か?
低濃縮ウランということは多分3%くらいだと思うけど、そう仮定すると、数百倍の臨界量の差があるので、もう一度検証しないといけない。
80: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2012/03/24(土) 11:54:28.91 ID:cTGKP6MA
燃料棒は16.7mm×2mだから体積は438ml。
二酸化ウランの密度10.97をかけると4804グラムとなる。
それを28×25すると3360kgだが、そのうちウランは2962kg含まれる。
>>16の5トンという数値よりは低い。

でJAEAのデータベースで検索したらこういうのがでて来た。
原標題 : 動力炉用酸化ウラン燃料の動向,1 氏名 : 城戸達郎* 資料名 : 原子力工業
>フェルミ(Fermi)が人類最初に核分裂連鎖反応の制御に成功したシカゴ大学の原子炉CP-1は、酸化ウランを燃料としている.
>しかし、酸化ウランは単位体積当りのウラン密度が金属ウランより小さく、重水減速炉以外で天然ウランを使うには金属ウランを使うほかなく、
動力炉であるコールダーホール型の原子炉でも、金属ウランが使われていることは局知の通りである。


つまり黒鉛炉だと天然酸化ウランは臨界しないって事ね。
それほど、金属か酸化物かによる差が大きいってことなら、金属ウランならこの3トンよりもかなり減らせるはず。

で、反射体なしの炉でこれだから、ビスマス使えばかなり節減できる。
場合によっては500kg程度でも臨界可能かな?

でもウラン鉱石は100トン以上処理しないとこの量は得られないわけで、そんなに購入したらどっかでかぎつけられるわけで。
量的には6畳の部屋1杯位だから、途方もない量でもないし、機械さえあれば処理は人海戦術じゃなくてもできるが、いくら無規制の鉱石とはいえ、隠密にはできないだろう。
20: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/12/18(日) 06:11:56.49 ID:KvsebgnF
>>17のはおそらく燃料加工工場とかで安全に作業を行うための資料集なんだろう。
だから、わざわざ重水に溶かしたりといったことは書かれていないのだろう。
JCOの事故とか、軽水のせいで事故がおきてるから、そういうのの未然防止の目的で書かれた物だと思う。

だから載っていないというのは臨界しないという意味ではなく、実務上扱わないからだと思う。
19: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/12/18(日) 06:09:22.72 ID:KvsebgnF
もしかするとウランを重水に溶かせば、天然ウランでも数十キロで臨界可能ではないかという考えが再度出てきた。
ただ、重水は軽水より減速比は非常に優れているものの、減速能は10分の1なので、ちょっと逆効果になるのではないかという気がしないでもない。

じゃあトリチウム水だと減速比も減速能も優秀なんだろうか?
まあ原子炉がないのにトリチウム水を入手するのは困難だけど。
21: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/12/18(日) 09:02:15.76 ID:KvsebgnF
4. 無限増倍率による未臨界判定
ここによれば、金属ウランと軽水の混合物では、ウラン235が0.9%の場合、臨界がおきないぎりぎりのラインだということだ。
まあ、軽水炉では1%くらいになるまで燃やしてるから、驚きではない。

軽水炉の場合、3%くらいから燃やしてプルトニウムを発生させつつ1%まで下がってるので、純ウランの1%よりは中性子が多くて燃えやすいのだろう。
23: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/12/18(日) 11:12:17.04 ID:KvsebgnF
http://www.journalarchive.jst.go.jp/jnlpdf.php?cdjournal=jsms1952&cdvol=5&noissue=39&startpage=718&chr=ja
>重水は同じ条件のもとでは,グラファイトが減速材として使われる場合よりも,共鳴を逃
>れる確率,並びにすでに前節で述べたように熱中性子利用率が大きい.たとえば,非均質天然ウラニウム炉
>は重水を減速材として用いた方がグラファイトの場合より小さくでき,均質炉としては天然ウラニウムとグ
>ラファイトでは連鎖反応が維持されえない.
均質炉は燃料と減速材が混合されてる炉で、ウラン化合物の水溶液のまま燃やすものなど。
不均質炉は原発のように燃料と減速材が別れてるもの。
これを見ると均質炉の方が臨界しにくいようにも見える。
炭素の場合は均質炉だと臨界しにくいというだけか、それとも重水でも同じなのか。
24: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/12/18(日) 12:13:20.34 ID:KvsebgnF
http://www.journalarchive.jst.go.jp/jnlpdf.php?cdjournal=jaesj1959&cdvol=42&noissue=4&startpage=257&chr=ja
>燃料と減速材(冷却材)を一様に混合して用いる原子炉(均質炉)を作ることも可能であるが,多くの場
>合,燃料と減速材,冷却材を分けて用いる(非均質炉)。これには,特に天然ウランや低濃縮ウランを
>燃料に用いる場合,燃料と減速材を非均質に配置することによって,燃料で発生した中性子をまず減速
>材に移し,減速中に中性子が238Uに衝突して共鳴吸収される可能性を減らして,核分裂反応の維持のた
>めに中性子をより有効に用いる効果がある。
なるほど。
やっぱり減速材は燃料と分けて非均質に作る方が天然ウランを臨界にしやすいのか。

あと反射材も減速材と違って重要だ。
ビスマスやベリリウムを効果的に配置すれば、球状の臨界量データよりも少なくできる可能性がある。
25: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/12/18(日) 12:58:54.69 ID:KvsebgnF
http://www.journalarchive.jst.go.jp/jnlpdf.php?cdjournal=jaesj1959&cdvol=11&noissue=5&startpage=301&chr=ja
この実験炉は1kwという低出力で、0.7%ウランを重水で減速するタイプ。
燃料集合体の数が不明だが、もし1本なら、ウランは100kgくらいしか使ってない計算になる。

もう少し調べると、何かわかりそうだ。
79: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2012/03/24(土) 10:18:39.39 ID:cTGKP6MA
>>25のDCAという重水炉の詳しい仕様がわかった。

置き換え法によるプルトニウム炉心の冷却材喪失時反応度導出法の開発(PDF)
なんか内部情報なのになぜかウェブにあるが、燃料棒は集合体になってる。
1集合体あたり28本、それが炉に25体入っているようだ。

また、ほぼ反射体のない、裸の炉だとも書いてある。
もし反射体を設ければ、これよりも臨界量は減るだろう。

ただ問題は、この炉は低濃縮ウランも使用する実験炉であり、天然ウランのみでも臨界を起こすとは書かれていない。
だから、濃縮ウランと天然ウランを混在させないと臨界にならないという可能性もあるが、考えすぎだろうか。
27: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/12/19(月) 02:46:27.75 ID:iZZLZMd1
3%濃縮ウランの熱量は、1Kg当たり30MWD。
1MWDは発電効率35%で、8400kwhになる。
これは電気料金で約20万円。
つまり1kg当たり600万円の価値がある。

しかし天然ウランだと燃焼度は5分の1くらいになるから、120万円。
つまり1kgのウランを取り出すのに、100万円以上かかるとかえって割高になる。
鉱石店や入浴商品店だとウラン鉱石が1kg当たり数千円で売られているが、この10分の1くらいの値段でないと割に合わない。

ウランは意外に無限のエネルギーが取り出せるようで、下手すると化石燃料よりも高くなってしまうということ。
30: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/12/19(月) 09:39:24.30
>>27
この期に及んで事故の損失額なしで考える馬鹿もいるんだな
29: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/12/19(月) 08:54:58.11 ID:iZZLZMd1
軽水で天然ウランの反応が不可能というのは、あくまで無限体系かつ均質型の場合。
減速材とウランを分離し、かつ有効な反射材を使った場合は、可能であるとしてもおかしくない。

しかし、実際の発電用に使おうとすると、冷却管や制御棒のスペースのため、かなりロスが生じてしまい、ほぼ不可能だろう。
また、球形なら臨界にできても、それでは燃料交換が困難である。
38: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/12/20(火) 20:06:19.23 ID:25zh/lVC
フッ素もかなり中性子吸収が少ない。
炭素よりは多いがジルコニウムよりずっと少ない。
ならばフルオロカーボンを炉の構成材料に使うと有利だ。

燃料棒被覆はテフロンにすれば、200度以上にも耐えられるし、水を沸騰させる温度には十分だ。
また、冷却材兼減速材をペルフルオロベンゼンにすれば、重水ほどではないが軽水以上の減速比が得られる。

なぜか日本語情報だとフルオロカーボンを使う原子炉の話が出てこないが、まあ確かに商用炉なら数百度に耐えないといけないから仕方ないのだろう。

ジルコニウムも天然には2種類の同位体があって、これを選別できれば、中性子吸収が減るので、CANDU炉の効率が数割上がるらしいが、これはあの薄い被覆管でもかなり中性子経済に影響を及ぼしてるということ。
じゃあはるかに吸収の低い(黒鉛に近い)テフロンにすれば天然ウランでの臨界に一歩近づく。

そして、ペルフルオロベンゼンは沸点が低いから、テフロンが溶けないうちに沸騰するし、そうなると減速能が低下するので(炭素が含まれてるので減速材でもある)、臨界は抑えられる。
つまり負の反応度を持つことになる。

あとは問題はこの構造で一体何kgで臨界に達するかだ。1kgでもDIYには荷が重過ぎる。
こればかりは専門的な計算が必要になるだろう。
39: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/12/21(水) 04:46:00.41 ID:iGj0lptH
アルミニウムも結構中性子吸収が低くて、ジルコニウムと並ぶくらいらしい。
では、燃料棒被覆はテフロン、圧力容器はアルミニウム、減速材容器はビスマスがいいだろう。

燃料棒と圧力容器の間にはペルフルオロベンゼンを、圧力容器と減速材容器の間には重水を満たす。

商業用だと高温高圧耐性が必要なのでテフロンやアルミは使えないが、効率が低くてもよければ、こういった中性子経済がよい物質が使える。
40: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/12/21(水) 04:52:59.27 ID:iGj0lptH
ビスマスの容器は高価だったり弱かったりすると思うので、アルミの容器を作って中または外をビスマスの板で覆うのが楽だろう。
減速材容器は重水の純度を保つためにも堅固なものがよい。
管理人より:何度も出てきてる「ビスマス」は83番目の元素。元素記号は「Bi」。
42: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/12/21(水) 08:42:06.80 ID:iGj0lptH
http://www.journalarchive.jst.go.jp/jnlpdf.php?cdjournal=jilm1951&cdvol=1956&noissue=21&startpage=3&chr=ja
・アルミは構造材として優秀
・ジルコニウムはさらにいいが高価
・マグネシウムはジルコニウムよりもいいが水に弱い
・タングステンは中性子吸収がかなり高い
・ウラン238は高速中性子をほとんど吸収しないが減速しかけの中速中性子を非常に吸収する


http://www.journalarchive.jst.go.jp/jnlpdf.php?cdjournal=jaesj1959&cdvol=7&noissue=12&startpage=694&chr=ja
・天然ウラン黒鉛型で3kwという小規模の炉が作られている。

http://www.journalarchive.jst.go.jp/jnlpdf.php?cdjournal=jaesj1959&cdvol=2&noissue=5&startpage=276&chr=ja
・軽水は反射体としては、厚さ10cmでも無限大でもあまり変わりない
>減速材としての水は,他の減速材媒質と比較して熱中性子吸収が相当に強い。にもかかわらず熱中性子
>反射係数は第4図にみるとおり他の媒質に比べていちじるしく性能が劣るということはない。

・アルミニウムは反射体として不適
・鉄は高速中性子をよく反射するが、熱中性子は30%程度
・ジルコニウムはあまり反射体に向かない
・重水は厚くすれば反射体として有効だが、10cmでは軽水より劣る
・二層反射体の場合、反射体同士は接触し、間に燃料や減速材は置かないのが基本らしい
・第一反射体は薄くても効果的


ただ、ベリリウムだのを80cmの厚さで用意するなんてものすごいお金がかかるから、軽水、鉛、炭化水素液体などを使用するのが経済的だろう。
46: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/12/21(水) 17:58:01.68 ID:iGj0lptH
重水炉は軽水炉と違ってカランドリアタンクと呼ばれる構造になってるけど、これは重水が厚みを要するから、燃料を密集させられないのが理由だろう。
しかし、燃料集合体は、軽水炉と同じように密集した形となっている。
集合体同士の間隔が広いようだ。

もし、商用炉に集合体を1本だけさした場合、3%ウランの軽水炉や天然ウランの重水炉では、臨界を起こすのだろうか?
もし燃料棒から飛び出した中性子が別の燃料棒に飛び込むという形で核反応を起こすなら、軽水炉は集合体自体が水に漬かってるから1本だけでも何とか反応してもおかしくないが、重水炉はそうでないから(冷却材が何なのかにもよるが)ちょっと無理なのかな。

ただ重水炉の情報自体が少ないし、日本ではまれだから日本語のサイトが少ない。
核拡散にもつながるので、これから歓迎されないし、なかなか厄介だね。
47: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/12/21(水) 18:23:48.86 ID:iGj0lptH
発電炉以外の動力炉の利用-非動力利用の原子炉
>重水を減速材とした場合も中性子をむだに吸収する割合が少ないので、
>10トンぐらいの重水と数トンの天然ウランがあれば、研究炉がつくれる。
>直径2mほどのアルミニウム合金製タンクに重水を満たし、天然ウラン燃料を棒状または板状にして、100個ほどを炉心部に並べる。
やっぱり大型になるという話も。
しかし限界はどれくらいなのかが・・・
48: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/12/21(水) 19:33:23.08 ID:iGj0lptH
http://www.journalarchive.jst.go.jp/jnlpdf.php?cdjournal=jsms1952&cdvol=5&noissue=39&startpage=718&chr=ja
>しかも原子炉で必要な重水の量は小型の実験炉でも数ton,動力炉となれば数10tonか
>ら100tonを必要とするから,重水の大量生産ということは決して容易なことではない.
うーん、1トンとしても、1キロ3万円なら3千万円か。
オウムなら揃えられる資金力だが、個人にはむりぽ。
有機減速材を調べてみよう。
49: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/12/23(金) 08:13:14.44 ID:Cb7npQ3k
原子力容器を円形にしなくてもいいのかな?
球形が最大の臨界度だけど、それ以外でもある程度起きるということは、制御次第で形状は自由にできる?
鉛やビスマスを駆使して、なるべく重水が少ない形にすると安上がりになる。


重金属は減速能が少ないから、減速しないうちに反射するので、ウラン238の共鳴中性子吸収が抑えられるだろう。
銃のような棒状の炉にして、片方の端に燃料、そこからもう一方の端までずっと重水、ということにすれば、重水の量は飛躍的に節約できる。
でなくても、円筒形原子炉で、上下部分に重水を満たさず、厚いビスマスの板を置き、左右(円周)部分だけ重水を周せば、かなり節約できる。


重水は最大効果で160cmくらいの厚みになるから、まともに作ると3mを超える容器になるけど、これでは10トンを超える重水がいる。
しかしバレル状の減速材なら、数十リットルですむ。
58: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/12/24(土) 06:01:45.79 ID:K8n7xB9o
核実験セットアメリカで1950年代に発売されていた本格ウラン原子力実験セット
アメリカで昔売っていた核実験セット。
ポロニウムまで入ってる。

ただ濃縮ウランではないので臨界にはできないと思うけど。
60: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/12/24(土) 13:00:13.12 ID:9VB+mgU0
>>58
60年も前にこんなのがあったアメリカって‥‥
そりゃ勝てない
61: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/12/24(土) 21:53:04.27 ID:K8n7xB9o
>>60
最近もアマゾンかどっかでポロニウムの微量サンプル売ってたのがニュースになったな。
リトビネンコ事件の頃だっけ。
まあ日本でもウランやトリウムの鉱石ならネットで売ってるけど。


個人だとウラン鉱石100キロくらいまでなら買って持っててもいいらしい。
管理人より:画像もリンク元(カラパイアさん)から拝借。いろいろ怖いですね、アメリカ。
ポロニウム」は84番目の元素。元素記号は「Po」。どの同位体も非常に強力な放射能を有しており、なんとウランの100億倍。しかし天然には逆にウランの100億分の1しかなく、非常に微量とのこと。
59: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/12/24(土) 06:25:24.28 ID:K8n7xB9o
普通の原子炉を、上と下を切り落として反射材を置いたら、中性子不足になって臨界は止まるのだろうか?
つまり燃料棒が半分くらいの長さになるように、上下部分を捨てて厚いビスマスなどを置いた場合。


増倍率が低くなるなら、切った燃料棒分を追加し、燃料量を変わりなくすれば、それは以前と同じかそれ以上に燃えるはずではないか?
そして、今度は上から見て、真ん中から切って半円形の原子炉にし、切り口にはまた反射体を置く。
これでも、もし燃料量が変わらなければ臨界が続く理屈になる。
さらに、ピザやケーキを切った物みたいに、短辺が丸い三角形状に切り、きちんと反射体を置いた場合、やはり燃えることになる。


であれば長方形原子炉の可能性もある。
ビスマスの分厚い容器の片方に、燃料を配置し、重水を燃料にかぶさらないように、仕切りからもう一方の端まで満たせば、これは円筒型原子炉の切断片に近似した形となる。
この手法を取ると、重水が大幅に節約できる。


ただ、反射体が高性能なものでなければいけないが、ビスマスは熱中性子もあまり吸わないし、重い原子なので減速能も低く、結構よさそうなのだが。
残念ながら鉛やビスマスの反射性能は日本語サイトでは見つからなかったので、今後調査する。
やはりベリリウムのように、減速能も高い反射材が好まれてるらしい。

上記の仮説が可能だとしたら、ウランの必要量は減らせなくても、重水は激減できるので、検討の価値はある。
62: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/12/27(火) 07:40:42.27 ID:xs6VAVzj
http://web.mac.com/masaqua/iWeb/NotesOnNWP/Pu1.html
http://web.mac.com/masaqua/iWeb/NotesOnNWP/Pu2.html
>・燃焼度を問わず、いかなる原子炉級プルトニウムでも、原爆材料に使える。
>・原子炉級プルトニウムを使って簡単で効果的な原爆を設計することは、兵器級プルトニウムを使った場合に比べ、難度が高いということはない。
>・原子炉級プルトニウムを使う場合の放射線被曝などの危険度は、兵器級を使う場合に比べて多少高いが、同程度の注意を払えばすむことである。
>特に少数だけ作るという場合なら、それでいい。組み立てラインをつくって多数作るという場合には、兵器級で作る場合に比べて、ある製造段階には遠隔操作を導入するなどの方策が必要になる。
>・分離されたプルトニウムの拡散、転用を防ぐための保障措置、核物質防護については、プルトニウムについては、グレードを問わず同じとの考えで臨むべきだ。
これは貴重な情報だ。
なぜこういうプルトニウムが先進国で核兵器に使われないのかというと、放射線量が多いから製造時に注意が必要だからだという。

要するに爆発力については、大きな問題ではないらしい。
ただし爆縮レンズの技術が低いと、かなり弱い爆発になるようだ。

このことは、重水炉や黒鉛炉のない国でも、ある程度の爆縮技術があれば原爆が製造可能だということだ。
爆縮レンズの仕組み
管理人より:「爆縮レンズ」というのはこのように、核物質の周りを球形に爆薬で取り囲んで、爆発の衝撃を中心の核物質に同時に伝える仕組み。これで核分裂を起こそうという、まぁそういうことです。

ピース・メーカー
「ピース・メーカー」という映画のラストで、ニコール・キッドマンがこのように、小型の核爆弾の爆縮レンズの一部をナイフで剥ぎ取るシーンがありますが、1個でもズレると核分裂反応は起きない、ということですネ。全てのパネルから起爆用のラインが出てることに注意。
63: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2011/12/27(火) 07:56:22.89 ID:xs6VAVzj
プルトニウムの爆縮の代わりに、別な方法を使えないかな?
例えばプルトニウムの球体を作り、そこに直線状の穴を開けてガドリニウムのチップを入れる。
そして、起爆時には狙撃銃のような高速銃を発射してガドリニウムを押し出す。
こうすれば、爆縮技術を使わなくても早期爆発は起こらないのではないだろうか?

これも無理なら、球に四方八方に穴を開け、その中心部には火薬を置き、火薬の外側にはガドリニウムを置くことで、火薬に点火するとガドリニウムが穴から飛び出てくる。
これで、対称的に中性子密度が上がるので、前述の左右非対称の吸収剤移動よりはいいだろう。

ただ、爆縮は、物体移動による臨界量達成のみではなく、プルトニウム密度の向上によって、より臨界に達しやすくなる効果もある。
つまり一瞬爆圧により高密度になるので、臨界量が激減するようなのだ。

しかし大型の核兵器なら、それでも起爆するだろう。

原子炉と違って、核兵器は機密が多いから、このガドリニウム案も論文になっていなくても、意外に成功の可能性があってもおかしくない。
というか、これで成功するなら、爆縮技術はいらないわけで、核保有国はあえて秘密にしてる可能性もある。
管理人より:「ガドリニウム」は64番目の元素。元素記号は「Gd」。中性子吸収量が非常に大きいため、原子炉の制御棒の材料としてよく使われる(=核分裂反応を抑制する)そうです。
64: ココ電球 _/::o-ν ◆tIS/.aX84. 投稿日:2011/12/27(火) 15:57:35.28 ID:h80PL1lj
問題の捕らえ方が違うね。
問題は臨海の起こし方ではない。中性子が爆発の衝撃波より遅いのが問題。
俺だったら水素吸着リチウムを
おや、誰か来た
72: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2012/01/18(水) 19:51:21.56 ID:I07Ywou9
      /   、    , ィ'_´,.ィ´  ヽ:::.ヽ //,.乂=く  ヽ ヽ ̄7ヽl ! l l∧
    { :.   ヾ、-、/__,.ノ〉  r 、_l::::::!/ ′ ヽ `ー-`ヽヽ/ j∧ l !l i
    ∧ :::.  .::::〉'` __  ̄´   ` ーl::::!j  ,,==ミ、   ,z=ミ、 l |// |
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.  / / />!:::l  ´ !:っ'ソ    lし! |,イヘ| / / / ,. ‐- ァ / / / レイ!イ/
  / ,'  ,' ! ヘヽ{   ´ ̄     、ヒリ レハ|!l   /-‐ ̄ 二ニヽ /_ノ川
. /     ヽ 'ー  / / /     ′//!ノ |/lヽ、/    -―= くイ l l ∧!  軽水炉でも90日以内で
/       `Tヽ_    ,~ -‐ァ /    レ'/     -‐ , ‐´l ,イ/     
       .:::/   ヽ、 `ー‐ '´/     r'‐ 、  ,. -‐'´「/ハ/レ/ 燃料交換すれば     
     .::/ /       ヽ‐- ´|   , ‐- / ̄ヽヽ,イ   ,.-┴r‐r,‐-- 、   
    .:::/ !  _    ヽ_:::::::l  /  /    ヽ〉7 l ヌ / //  / 兵器級プルト二ウふがふご・・
74: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2012/02/21(火) 11:45:44.64 ID:r5+RMUGu
>>72
まあ軽水炉はウラン濃縮しないといけないから素人には無理だね。

で、重水炉は素人にも可能かというのがこのスレの趣旨だが、果たして成功するか?
93: ご冗談でしょう?名無しさん 投稿日:2014/03/27(木) 15:17:40.51 ID:jm0q9zJQ
安定した核分裂ってのが難しいのだろうね。
東海村なんかバケツで核分裂反応出来た訳だし、高濃度を一定量を集めれば勝手に連鎖反応を起こすのでしょ?
濃度を高める作業なんてヒヤヒヤものだろうな。

燃料棒の中身のペレットを作るお仕事とか絶対に嫌だ。

いやーなんか物理板スゴイですね。ダイジョブかな、これ…。
青枠さん=»1さんだと思いますけど、ほぼ独壇場。濃厚でおもしろかった。
最後の方の流れにまとまってるように、軽水炉の場合はウラン濃縮が必要ということですんで、なんとか天然ウラン+重水炉で…という考察ですね。
まぁでも重水も高いそうですし、その他もろもろも高いし、大量に発生するはずの放射性物質の処理とか、ご近所迷惑等々を考えると、なかなか「自宅 de 核分裂」も難しそう。ていうか迷惑。

その一方で、自宅で核融合に励むひとたちも多いそうで、「フュージョニア」と呼ぶんだそうです。
自宅で核融合実験する「フュージョニア」たち(1)
このような高額な開発費用を考えると、Thiago Olsonくん、Frank Sanns氏、Raymond Jimenezくんらのやっていることを知れば、驚かずにはいられないだろう。この3人の共通点は1つ。「フューザー」(fusor)と呼ばれるシンプルだが完全に機能する核融合炉を、どこででも手に入る部品を使って製作し、インターネット・フォーラム『fusor.net』で実験を公開しているのだ。
この人々は自分たちを「フュージョニア」(fusioneer)と呼ぶ。
フューザーでは真空容器に重水素を入れ、約4万ボルトの電荷をかける。すると、容器の中の原子がプラズマに引き寄せられ、その内側で核融合が起き、ほんの少量のエネルギーが生じる。ただし、その量は消費されるエネルギーを相殺するにも至らない。このため、本職の研究者たちはフューザーの研究はほとんど放棄している。
というわけで、「自宅 de 核融合」しても、電気代の足しにはならないようですね。ザンネン…。
でもこういう好奇心から、新たな発見もあるのでしょうから、若き研究者の卵たちには、ゼヒゼヒ怪我をしないように、そして電気代を使いすぎておかーさんに怒られないように、頑張ってもらいたいですね。
Newton (ニュートン) 2015年 01月号 [雑誌]

ニュートンプレス (2014-11-26)


元スレ:http://wc2014.2ch.net/test/read.cgi/sci/1324000051/

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博士ちゃんねる ヘッドライン

    • ※1 : ドクター・ノオ・ネーム
    • 2015.3.5 21:32
    個人で実験用の安い原子炉作っても出る杭は叩く日本の法律やら利権やらがあるので、発明しても報われないだろう
    放射性物質を振動させて臨界起こす方法考えてるけど、Winnyの金子みたいに逮捕されて叩き潰されるだけだからやるだけ無駄だな
    • ※2 : ドクター・ノオ・ネーム
    • 2015.3.5 22:04
    やるんだったら、プルトニウム燃料の調達時に無茶やって、
    リビアの過激派に襲撃される事のないようにお願いします。
    という注意も加えといてください。
    • ※3 : ドクター・ノオ・ネーム
    • 2015.3.5 23:01
    一口にDIYっていっても日曜大工から、人生を費やすレベルのようなものまであるから情熱次第でなんとか……
    そんな情熱があるなら正規ルートを辿ったほうがいい気がするな
    • ※4 : ドクター・ノオ・ネーム
    • 2015.3.6 17:03
    カドミウムのくだりは興味深いな
    フューザーが耐震基準問題で水銀の50%の核分裂においてビオフェルミン2.43ml必要な計算になるはずだけど
    • ※5 : ニャー
    • 2015.3.7 12:34
    発想の転換をすればいい。原子炉の電源を壊して爆発させれば、その国は滅ぶ。
    事実上核兵器と同じだ。

    原子炉は目的により変るが、発電を目的とするなら放射性物質を手にいれればいい。
    熱を効率的に発生し、たいした遮蔽がなくとも被曝量を少なくできるものがいい。
    充分実用になるとおもう。
  1. >放射性物質を振動させて臨界起こす方法

    振動でも臨界のしやすさって変わるんですか?
    たしかに出る杭は打たれるかもしれないですけど、めげずに頑張ってほしいな!と思います。
    ---------------------
    >プルトニウム燃料の調達時に無茶やって、

    まるで映画みたいです。
    ---------------------
    >そんな情熱があるなら正規ルートを辿ったほうがいい気が

    情熱をエネルギーに直接変換できるとなお良いですけどね。
    松岡修造とかかなりの発電力ぽい。
    ---------------------
    >50%の核分裂においてビオフェルミン2.43ml必要

    管理人はビオフェルミンていうと「S」の方のしか思い浮かばない…笑
    ---------------------
    >充分実用になるとおもう。

    スレもそういう趣旨でしたけど、天然ウランの鉱石は入手できても、臨界の手段が難しいという話でしょ。
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