新道ブログ

11月3日のレアアースの作り方では、酸化バリウムを単純に長期間中性子照射することでネオジウムなどのレアアースを製造する方法での評価であった。

しかし、これは多段の中性子吸収反応とベータ崩壊によりネオジウムを製造するので効率が良くない。

ここではこの方法を改良し、バリウムからランタンを分離し、これを新照射用集合体として炉心に装荷した場合にどの程度製造効率が上がるかを検討した。条件は小型高速炉で3年照射後、酸化バリウムとレアアース金属の混合体を取り出し、ランタンのみ分離し水素化ジルコニウム減速材と混合して、再度同じ小型高速炉に装荷してに3年照射する方法である。

モンテカルロ法によるこの場合のネオジウムまでの生成率を装荷ランタン量の比率で示す。
照射期間（年）　　　　　0　　　　　　　1　　　　　　　2　　　　　　　　3
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
ランタン　　　　　　　　1.00E+00　　3.37E-01　　1.09E-01　　　3.67E-02
セリウム　　　　　　　　0.00E+00　　6.48E-01　　8.46E-01　　　8.83E-01
プラセオジム　　　　　0.00E+00　　8.81E-03　　1.68E-02　　　2.00E-02
ネオジウム　　　　　　0.00E+00　　5.78E-03　　2.82E-02　　　5.90E-02

即ちこの場合のネオジウムの生成率はランタンに対し、3年で5.9％であるがランタンの生成率が11月3日の記事からバリウムの2.63％だったので
バリウムから見れば0.155％である。

それでも直接バリウム照射で生成される比率0.068％の2倍の生成率となる。

なお、ランタンの生成率が2.63%と小さいので、照射用集合体は1体で済む。即ち、バリウムの場合は100体レベルの集合体の装荷が必要だが、ランタンなら１～2体で済む。これは最初の3年間以降はバリウムとランタンの同時照射が可能となるので、3年ごとに生成されるネオジウムの量が前回方法の2倍以上になるということになる。

この方法をセリウム、プラセオジムにも適用すれば、3年ごとのネオジウムの生成率は更に増大するはずである。これはネオジウム生成までに他の金属元素に吸収される中性子量を減少できることが要因となっている。