キセノンと毒物質 (原子力)

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キセノンと毒物質 (原子力)の違い

キセノン vs. 毒物質 (原子力)

ノン（xenon）は原子番号54の元素。元素記号は Xe。希ガス元素の一つ。ラムゼー (W. Ramsay) と (M. W. Travers) によって1898年に発見された。ギリシャ語で「奇妙な」「なじみにくいもの」を意味する ξένος (xenos) の中性単数形の ξένον (xenon) が語源。英語圏ではゼノン と発音されることが多い。 常温常圧では無色無臭の気体。融点-111.9 、沸点-108.1 。空気中にもごく僅かに（約0.087 ppm）含まれる。固体では安定な面心立方構造をとる。 一般に希ガスは最外殻電子が閉殻構造をとるため、反応性はほとんど見られない。しかし、キセノンの最外殻 (5s25p6) は原子核からの距離が離れているため、他の電子による遮蔽効果によって束縛が弱まっており、比較的イオン化しやすい（イオン化エネルギーが他の希ガス元素に比べて相対的に低い）。このため、反応性の強いフッ素や酸素と反応して、フッ化物や酸化物を形成する。. 毒物質（どくぶっしつ、）または毒物、ポイズン、妨害物質とは、中性子の反応断面積が大きい核分裂生成物のことである。反応断面積が大きいため中性子をよく吸収し、よくも悪くも原子炉内での核分裂反応を低下させる。毒物質により原子炉の核反応が制御される。キセノン135などは原子炉停止直後に増加するため再起動を困難にする。またホウ素10のように核反応を低下させるなどの目的のため外部から持ち込まれる物質も毒物質という。 原子炉内部で核分裂反応を持続的に引き起こすには中性子の量を一定に保つことが重要であり、このような性質を持った毒物質は核反応にとって重要な影響を及ぼす物質となっている。.

反応断面積

原子核物理学における反応断面積（はんのうだんめんせき、reaction cross-section）または単に断面積とは、核反応を起こす割合を表す尺度を言う。 吸収に対する吸収断面積、散乱に対する散乱断面積とそれぞれの核反応に対してその断面積が定義される。.

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キセノンの同位体

天然のキセノン(Xe)は9種の安定同位体からなる（124Xe、126Xe、134Xe、136Xeは二重ベータ崩壊を受けることが予測されるが、これまで観測されたことはないため安定同位体と見なされる）。全元素中においてキセノンは、安定同位体が10種のスズに次いで2番目に多くの安定同位体を持つ。 キセノンは40種以上の放射性同位体が知られている。129Xeは129Iのβ崩壊によって生成する。また、131mXeと133Xe、133mXeそして135Xeは235Uと239Puの核分裂反応によって生成するため、核爆発の指標に使われる。 人工的同位体である135Xeは原子炉の稼働において非常に重要である。135Xeは2.65×106 bという非常に大きな熱中性子断面積を持ち、核反応を減速または停止する中性子吸収体としての働く。これはプルトニウム製造のためにアメリカのマンハッタン計画で作られた初期の原子炉で発見された。定常運転状態あるいは出力上昇中の原子炉では発生する中性子線と135Xeは釣り合っているか中性子線が増えているが、出力を低下させていくと135Xeが増加し、放射性崩壊によりこれが消滅するまで原子炉の出力を引き上げる事ができなくなる。これをキセノンオーバーライドと言い、この状態にあるにもかかわらず無理に制御棒を引き抜いて出力を上げようとした事がチェルノブイリ原子力発電所事故の原因の一つと言われている。 キセノンの放射性同位体は、原子炉中の燃料棒の亀裂から放出した核分裂ガスまたは冷却水中の核分裂したウランから比較的高濃度で見られる。これら同位体の濃度は自然発生する222Rnに比べても低い。 隕石中のキセノンの放射性同位体は太陽系の形成と進化の研究の強力なツールである。放射年代測定のヨウ素-キセノン法からは、宇宙の元素合成と原始太陽系星雲の固体濃縮との間の年数が得られる。.

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キセノンオーバーライド

ノンオーバーライド とは、原子炉においてキセノン135の蓄積（または消滅）により一時的な更なる出力低下（または増加）を招く現象である。.

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核分裂反応

核分裂反応（かくぶんれつはんのう、nuclear fission）とは、不安定核（重い原子核や陽子過剰核、中性子過剰核など）が分裂してより軽い元素を二つ以上作る反応のことを指す。オットー・ハーンとフリッツ・シュトラスマンらが天然ウランに低速中性子(slow neutron)を照射し、反応生成物にバリウムの同位体を見出したことにより発見され、リーゼ・マイトナーとオットー・ロベルト・フリッシュらが核分裂反応であると解釈し、fission（核分裂）と命名した。.

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