반사체

반사체 [Neutron Reflector]

원자로는 중성자로 핵분열성물질을 분열(핵분열)시켜 에너지(열에너지)를 발생시키는 장치이다. 따라서 에너지생산 효율성은 정채진 양의 핵분열성물질에 대해 중성자의 성능(에너지, 개수 등)에 따라 달라진다. 따라서 핵분열을 일으키는 중성자를 가능하면 많이 원자로 노심(핵분열성물질이 장전된 부분)에 머물도록 해야 한다. 그러나 원자로 노심은 한정된 크기이므로 많은 중성자가 원자로 노심 외부로 누설될 수 있다. 원자로 노심에서 핵분열로 발생한 중성자가 노심 외부로 누설되는 것을 방지하고 이들 중성자를 노심 내부로 되돌리는 역할을 하는 구조재를 반사체라고 한다.

반사체는 노심에서 누설되는 중성자를 노심으로 되돌아가게 하는 역할과, 또한 누설되는 고속중성자(핵분열로 생성된 중성자는 매우 높은 에너지를 가지므로 이를 고속중성자라 한다. 고속중성자는 에너지가 낮은 열중성자 비해 운동량이 크므로 노심에서 누설될 확률이 높다)와 반사체 구성물질과의 충돌반응으로 중성자의 에너지를 감속시켜 핵분열을 용이하게 일으키는 열중성자로 변환시켜 노심으로 되돌려 보냄으로서 노심 내의 중성자 밀도의 저하를 방지한다.

반사체 바깥의 차폐체는 노심에서 발생하는 강한 방사선을 차폐하는 일을 한다.

반사체를 사용함으로써 연쇄반응을 계속하기 위한 핵연료의 임계질량(critical mass)을 줄일 수 있고 원자로를 소형화할 수 있다.

좋은 반사체 재료는 산란단면적 값이 크고 중성자를 흡수하지 않도록 흡수단면적이 작은 것이 좋다.

열중성자로에서는 감속재로 적합한 반사체로 경수, 중수, 벨릴륨, 탄소 등이 많이 사용된다.