中子なかご毒物どくぶつ

中子なかご毒物どくぶつ（英語えいご：Neutron poison）是ぜ一いち種しゅ具有ぐゆう大だい中子なかご吸收きゅうしゅう截面的てき物質ぶっしつ，由ゆかり於會對たい連鎖れんさ反應はんのう造成ぞうせい負まけ面めん影響えいきょう，而被稱しょう為ため「毒物どくぶつ」，常つね應用おうよう於反應はんのう堆うずたか物理ぶつり計算けいさん中ちゅう。在ざい反應はんのう堆うずたか中なか，我わが們盡可能かのう希望きぼう中子なかご由ゆかり可か裂きれ變へん物質ぶっしつ吸收きゅうしゅう，使つかい之の發生はっせい核分裂かくぶんれつ。然しか而，一些物質具有強烈的中子なかご捕獲ほかく現象げんしょう，會かい導しるべ致降低てい反應はんのう器き運轉うんてん的てき反應はんのう性せい。有ゆう些毒物ぶつ會かい在ざい反應はんのう器き運轉うんてん過程かてい中ちゅう吸收きゅうしゅう中子なかご而消耗掉，但ただし有ゆう些則保持ほじ不變ふへん。

中子なかご被ひ短たん半はん衰おとろえ期き的てき核分裂かくぶんれつ產物さんぶつ吸收きゅうしゅう稱しょう為ため「反應はんのう堆うずたか中毒ちゅうどく」；中子なかご被ひ長なが半はん衰おとろえ期き或ある穩定的てき核分裂かくぶんれつ產物さんぶつ吸收きゅうしゅう稱しょう為ため「反應はんのう器き結ゆい渣」。

暫時ざんじ性せい核分裂かくぶんれつ產物さんぶつ毒物どくぶつ

一些在核分裂產生的分裂產物具有高中子吸收能力，如：¹³⁵Xe（微ほろ觀かん中子なかご吸收きゅうしゅう截面σしぐま=2,000,000 b）與あずか¹⁴⁹Sm（微ほろ觀かん中子なかご吸收きゅうしゅう截面σしぐま=74,500 b）。因よし為ため這兩個りゃんこ物質ぶっしつ在ざい反應はんのう器き內大量りょう吸收きゅうしゅう中子なかご，進しん而影響えいきょう熱ねつ利用りよう率りつ與あずか核かく反應はんのう度ど。尤ゆう其在反應はんのう器き爐ろ心こころ的てき影響えいきょう更さら為ため明あかり顯あらわ，嚴重げんじゅう的てき話はなし會かい使し連鎖れんさ反應はんのう缺乏けつぼう足あし夠中子なかご而停止ていし。

其中，¹³⁵Xe在ざい反應はんのう器き中ちゅう具有ぐゆう最さい顯著けんちょ的てき影響えいきょう。當とう反應はんのう器き要よう再さい重じゅう新しん啟けい動どう時じ，由ゆかり於分裂ぶんれつ產物さんぶつ的てき衰おとろえ變へん，使つかい¹³⁵Xe的てき累積るいせき增加ぞうか（約やく在ざい反應はんのう器き關せき閉後10小しょう時じ後ご達たち到いた最大さいだい值），會かい使し反應はんのう器き在ざい一段時間內無法立即重啟，這段期間きかん被ひ稱しょう作さく「死し機き時間じかん（英語えいご：reactor deadtime）」。在ざい穩定運轉うんてん期間きかん，以恆定じょう的てき中子なかご通どおり量りょう來らい看み，¹³⁵Xe濃度のうど達たち到いた長期ちょうき平衡へいこう所ところ需時間あいだ約やく40到いた50小しょう時じ。當とう反應はんのう器き功こう率りつ增加ぞうか時じ，因よし為ため燃燒ねんしょう度ど隨ずい著ちょ功こう率りつ增加ぞうか而上升ます，使つかい得とく中子なかご產さん生せい數すう目もく增加ぞうか，¹³⁵Xe濃度のうど下降かこう。因いん此，¹³⁵Xe的てき濃度のうど變化へんか代表だいひょう的てき是ぜ一種反應度的正向反饋，由よし其是在ざい大型おおがた反應はんのう器き中ちゅう更さら顯あらわ重要じゅうよう。

因いん為ため95%的てき¹³⁵Xe是ぜ來き自じ於¹³⁵I（半はん衰おとろえ期き約やく6到いた7小しょう時じ）的てき衰おとろえ變へん產物さんぶつ，所以ゆえん¹³⁵Xe的てき濃度のうど會かい保持ほじ恆つね定じょう，此時¹³⁵Xe的てき濃度のうど會かい維持いじ在ざい最低さいてい值。當とう反應はんのう器き功こう率りつ增加ぞうか到いた較高功こう率りつ時じ，¹³⁵Xe濃度のうど也會移動いどう到いた新しん的てき平衡へいこう。反應はんのう器き功こう率りつ下降かこう時じ則のり相反あいはん。

因よし為ため¹⁴⁹Sm並なみ不ふ具有ぐゆう放射ほうしゃ性せい，所以ゆえん不ふ會かい被ひ衰おとろえ變へん消耗しょうもう掉，它會產さん生なま與あずか¹³⁵Xe不ふ大だい相しょう同どう的てき問題もんだい。¹⁴⁹Sm濃度のうど會かい在ざい反應はんのう器き運轉うんてん超過ちょうか500小しょう時じ（約やく3個こ禮拜れいはい）後ご達たち到いた平衡へいこう，之これ後ご在ざい運轉うんてん期間きかん便びん不ふ再さい變化へんか，保持ほじ恆つね定じょう。另一いち個こ中子なかご毒物どくぶつ¹⁵⁷Gd的てき微ほろ觀かん中子なかご吸收きゅうしゅう截面σしぐま=200,000 b。

累積るいせき性せい核分裂かくぶんれつ產物さんぶつ毒物どくぶつ

有ゆう許多きょた核分裂かくぶんれつ產物さんぶつ都會とかい吸收きゅうしゅう中子なかご對たい反應はんのう器き造成ぞうせい一定いってい影響えいきょう。個別こべつ來らい看み，它們不ふ會かい有ゆう特別とくべつ的てき影響えいきょう，但ただし累積るいせき在ざい一起時則有顯著的效應發生。這些物質ぶっしつ被ひ稱しょう為ため「團塊だんかい核分裂かくぶんれつ產物さんぶつ」，在ざい反應はんのう器き中ちゅう以每次じ分裂ぶんれつ產さん生せい50靶恩的まと速そく率りつ累積るいせき。核分裂かくぶんれつ產物さんぶつ毒物どくぶつ最終さいしゅう會かい使し核かく燃料ねんりょう的てき使用しよう效率こうりつ下降かこう，甚至導しるべ致核反應はんのう不穩ふおん定じょう。在ざい實務じつむ上じょう，毒物どくぶつ累積るいせき會かい讓ゆずる核かく燃料ねんりょう的てき可用かよう活かつ期き縮ちぢみ短たん，造成ぞうせい連鎖れんさ反應はんのう減げん緩なる。這就是ぜ為ため什麼いんも燃料ねんりょう再さい處理しょり十分じゅうぶん重要じゅうよう的てき原因げんいん，使用しよう過か的てき核かく燃料ねんりょう中ちゅう仍包含ほうがん約やく97%的てき可か裂きれ變へん材料ざいりょう，經過けいか化學かがく的てき方法ほうほう分離ぶんり出來でき後ご，與あずか新しん燃料ねんりょう混和こんわ即そく可か再さい投入とうにゅう反應はんのう器き中ちゅう使用しよう，可か以節省しょう成本なりもと，但ただし有ゆう核かく擴散かくさん的てき疑うたぐ慮おもんばか。

其他去さ除じょ裂きれ變へん產物さんぶつ方法ほうほう，如：固かた態たい多孔たこう燃料ねんりょう可か以讓氣き態たい的てき裂きれ變へん產物さんぶつ散逸さんいつ，或ある使用しよう氣き態たい、液えき態たい的てき燃料ねんりょう（熔融ようゆう鹽しお反應はんのう器き、可か溶水勻相反應はんのう器き）。這些方法ほうほう可か減げん輕けい毒物どくぶつ累積るいせき，但ただし會かい造成ぞうせい安全あんぜん移うつり除じょ與あずか廢はい料りょう儲もうか存そん問題もんだい。

其他具有ぐゆう高だか中子なかご吸收きゅうしゅう截面的てき核分裂かくぶんれつ產物さんぶつ有ゆう：⁸³Kr、⁹⁵Mo、¹⁴³Nd、¹⁴⁷Pm。在ざい這些元素げんそ的てき原子げんし量りょう以上いじょう，就算是ぜ偶數ぐうすう質量しつりょう數すう，其放射ほうしゃ性せい同位どうい素もと仍有較大的てき吸收きゅうしゅう截面，允許いんきょ核種かくしゅ連續れんぞく地ち吸收きゅうしゅう不同ふどう能のう量的りょうてき中子なかご。較重的てき錒系元素げんそ在ざい核分裂かくぶんれつ反應はんのう後ご，會かい有ゆう較多的てき分裂ぶんれつ產物さんぶつ落在鑭系元素げんそ的てき範圍はんい，所以ゆえん其總中子なかご吸收きゅうしゅう截面較高。

在ざい快かい反應はんのう器き中なか，分裂ぶんれつ產物さんぶつ毒物どくぶつ的てき情じょう形がた較不一いち樣よう，那な是ぜ因いん為ため中子なかご吸收きゅうしゅう截面在ざい快かい中子なかご與あずか熱中ねっちゅう子こ之これ間あいだ並なみ不ふ相あい同どう。在ざい鉛なまり鉍共晶あきら的てき鉛なまり冷ひや式しき快かい反應はんのう爐ろ中なか，吸收きゅうしゅう中子なかご而裂變へん的てき分裂ぶんれつ產物さんぶつ會かい較總分裂ぶんれつ產物さんぶつ多た出で5%。如：在ざい爐ろ心中しんちゅうの，¹³³Cs、¹⁰¹Ru、¹⁰³Rh、⁹⁹Tc、¹⁰⁵Pd和わ¹⁰⁷Pd；在ざい增殖ぞうしょく層そう中ちゅう，¹⁴⁹Sm取と代がわ¹⁰⁷Pd。

衰おとろえ變へん毒物どくぶつ

除じょ了りょう中子なかご毒物どくぶつ，在ざい反應はんのう器き中ちゅう其他的てき材料ざいりょう也會吸收きゅうしゅう中子なかご造成ぞうせい衰おとろえ變へん，例れい如：³H吸收きゅうしゅう中子なかご衰おとろえ變へん為ため³He。原本げんぽん氚的半はん衰おとろえ期き長ちょう達たち12.3年ねん，衰おとろえ變へん時間じかん長ちょう，對たい反應はんのう器き較沒有ゆう顯著けんちょ影響えいきょう。然しか而，當とう反應はんのう器き停とま機き幾いく個月かげつ後ご，仍留在ざい爐ろ中ちゅう的てき氚可能會のうかい吸收きゅうしゅう中子なかご而衰變へん為ため氦-3，造成ぞうせい反應はんのう度ど的てき負まけ面めん影響えいきょう增強ぞうきょう。任にん何なん在ざい這段期間きかん產さん生せい的てき氦-3，會かい被ひ隨ずい後ご的てき中子なかご—質しつ子こ變換へんかん中ちゅう反應はんのう掉。

控ひかえ制せい毒物どくぶつ

在ざい運轉うんてん中ちゅう的てき反應はんのう器き中ちゅう，燃料ねんりょう會かい以單調たんちょう函數かんすう遞減ていげん。假かり如反應おう器き已やめ運轉うんてん了りょう很長一いち段だん時間じかん，就必須ひっす更さら換かわ燃料ねんりょう以達到いた臨界りんかい質量しつりょう。而額外がい燃料ねんりょう所しょ超ちょう出だし的てき正せい反應はんのう度ど，必須ひっす與あずか中子なかご吸收きゅうしゅう材料ざいりょう產さん生せい的てき負まけ反應はんのう度ど相しょう抵消。含有がんゆう中子なかご吸收きゅうしゅう材料ざいりょう的てき可か移動いどう控ひかえ制せい棒ぼう是ぜ控ひかえ制せい反應はんのう的てき一いち種しゅ方法ほうほう，但ただし並なみ不ふ是ぜ所有しょゆう反應はんのう器き爐心ろしん都と適用てきよう，要よう視し其形狀じょう而定。

可燃かねん毒物どくぶつ

可燃かねん並なみ非ひ指ゆび在ざい空氣くうき下か可か以燃燒ねんしょう，而是在ざい核かく反應はんのう中ちゅう可か被ひ消耗しょうもう掉的意思いし。為ため了りょう控ひかえ制せい大量たいりょう超ちょう出だし的てき燃料ねんりょう正せい反應はんのう度ど，在ざい沒ぼつ有ゆう控ひかえ制せい棒ぼう的てき情況じょうきょう下か，可燃かねん毒物どくぶつ會かい被ひ裝そう入にゅう爐心ろしん。可燃かねん毒物どくぶつ是ぜ具有ぐゆう高だか中子なかご吸收きゅうしゅう截面的てき物質ぶっしつ，吸收きゅうしゅう中子なかご後會こうかい衰おとろえ變へん為ため低てい中子なかご吸收きゅうしゅう截面的てき新しん物質ぶっしつ。由よし於毒物的ぶってき持續じぞく衰おとろえ變へん，其負反應はんのう度ど影響えいきょう會かい逐漸減ぜんげん弱じゃく。理想りそう上じょう，它的減げん弱じゃく速そく率りつ會かい與あずか燃料ねんりょう消耗しょうもう速そく率りつ一致いっち。固定こてい型がた可燃かねん毒物どくぶつ通常つうじょう會かい以硼或ある釓的てき化合かごう物ぶつ形式けいしき出現しゅつげん，被ひ作成さくせい針はり狀じょう或ある盤ばん狀じょう，甚至是ぜ直接ちょくせつ添加てんか在ざい燃料ねんりょう內部。因よし為ため他た們可以分布ぶんぷ的てき較控制せい棒ささげ均ひとし勻，所以ゆえん對たい功こう率りつ的てき影響えいきょう較小。固定こてい型がた可燃かねん毒物どくぶつ也可能かのう被ひ離散りさん在ざい爐ろ心中しんちゅうの的てき特定とくてい位置いち，用よう以控制せい中子なかご通どおり量りょう，避免某ぼう些區塊かたまり的てき通どおり量りょう或ある功こう率りつ較大，但ただし現げん多用たよう固定こてい型がた的てき不ふ可燃かねん毒物どくぶつ取と代だい。

不ふ可燃かねん毒物どくぶつ

不ふ可燃かねん毒物どくぶつ是ぜ一いち種しゅ在ざい爐心ろしん週しゅう期き內持續じぞく維持いじ負ふ反應はんのう度ど的てき物質ぶっしつ。當然とうぜん，並なみ沒ぼつ有ゆう真正しんせい的てき不ふ可燃かねん毒物どくぶつ，但ただし在ざい某ぼう些條件下じょうけんか可視かし為ため不ふ可燃かねん，例れい如：鉿。鉿其中ちゅう一いち種しゅ同位どうい素もと在ざい吸收きゅうしゅう中子なかご後ご衰おとろえ變へん為ため另一いち種しゅ中子なかご吸收きゅうしゅう劑ざい，並なみ持續じぞく5個こ衰おとろえ變へん反應はんのう都と是ぜ類似るいじ的てき情じょう形がた。這種反應はんのう產さん生せい的てき長ちょう半はん衰おとろえ期き可燃かねん毒物どくぶつ即そく可視かし為ため不ふ可燃かねん毒物どくぶつ。

可か溶毒物ぶつ

可か溶毒物ぶつ在ざい溶於冷ひや卻劑水みず後ご，會かい均ひとし勻分布ぶんぷ在ざい空間くうかん中ちゅう。商用しょうよう壓あつ水すい式しき反應はんのう爐ろ中ちゅう最さい常見つねみ的てき可か溶毒物ぶつ是ぜ硼酸ほうさん。硼酸ほうさん會かい降くだ低ひく熱ねつ利用りよう因子いんし，使つかい反應はんのう度ど下降かこう。利用りよう不同ふどう的てき硼酸ほうさん濃度のうど（析出せきしゅつ或ある溶解ようかい），可か以容易ようい地ち調整ちょうせい反應はんのう度ど變化へんか。假かり如濃度ど上じょう升ます，冷ひや卻劑或ある減速げんそく劑ざい會かい吸收きゅうしゅう更さら多た中子なかご，產さん生せい負ふ反應はんのう度ど。反はん之これ則そく中子なかご吸收きゅうしゅう下降かこう，反應はんのう度ど上じょう升ます。但ただし這種濃度のうど變化へんか緩慢かんまん，主要しゅよう是ぜ作為さくい輔助方式ほうしき使用しよう。這種方法ほうほう可か以減少げんしょう控ひかえ制せい棒ぼう的てき使用しよう，使つかい中子なかご通どおり量りょう維持いじ在ざい恆つね定てい狀態じょうたい。所有しょゆう美び製せい的てき壓あつ水すい式しき反應はんのう器き都と有ゆう使用しよう這項系統けいとう，美國びくに海軍かいぐん的てき反應はんのう器き與あずか沸にえ水すい式しき反應はんのう爐ろ則のり不ふ使用しよう。

可か溶毒物ぶつ也被用よう於緊急きんきゅう停とま機き安全あんぜん系統けいとう中ちゅう。在ざい緊急きんきゅう停とま機き時とき，操作そうさ員いん會かい直接ちょくせつ注入ちゅうにゅう含有がんゆう可か溶毒物的ぶってき冷ひや卻劑於爐心こころ內部。像ぞう是ぜ四よん硼酸ほうさん鈉和わ硝酸しょうさん釓（Gd(NO₃)₃·xH₂O）。

2011年ねん3月がつ16日にち，南みなみ韓かん宣せん稱しょう應おう日本にっぽん政府せいふ要求ようきゅう運送うんそう了りょう53噸とん的てき硼酸ほうさん前ぜん往日おうじつ本ほん，防止ぼうし爐心ろしん熔毀發生はっせい。

參考さんこう書目しょもく

• DOE Fundamentals Handbook: Nuclear Physics and Reactor Theory (PDF). U.S. Department of Energy. January 1993 [2012-09-23]. （原始げんし内容ないよう (PDF)存そん档于2012-11-09）. 
• Introduction to Nuclear Engineering,3rd ed.