즉발임계

즉발임계(Prompt Criticality)

핵분열성 물질이 열중성자와 충돌반응하여 핵분열이 발생하면 핵분열과 동시에 생성되는(실제 핵이 붕괴하면서 핵속의 중성자가 독립적으로 방출) 중성자를 즉발중성자라 한다. 핵분열로 생성된 핵분열파편은 대부분 에너지상태가 불안정하여 에너지입자인 방사선을 방출(방사성붕괴)하면서 안정된 원소로 변환되는데 이때 방사성붕괴 시 중성자가 방출되기도 하는데 이를 지발중성자(delayed neutron)라 한다 두 중성자를 합쳐 핵분열 중성자라 한다. 지발중성자의 비율은 매우 낮지만 핵분열 속도를 지배하게 되어 핵분열 제어에 매우 중요한 역할을 한다. 실제 원자로의 출력조절(증강 및 감소)은 지발중성자에 의해서 제어된다. 즉발임계는 지발중성자 기여 없이 즉발중성자만으로 임계에 도달하는 것을 말한다. 즉발중성자의 수명(또는 생성시간)은 매우 짧으므로(10^-4~10^-7초) 유효증배계수가 1보다 큰 특정조건 이상에서 즉발임계 상태가 되면 핵분열 연쇄반응이 폭발적으로 증가하여 에너지폭주(energy excursion) 현상이 발생하게 된다. 핵폭탄이 이 경우이다.