反应堆的中子从哪里来

反应堆的中子从哪里来
09-08-30  匿名提问 发布
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    快中子反应堆:核电中的一朵奇葩  

    原子能的释放、控制和利用,是20世纪重大科技成果之一。原子能是原子核裂变产生链式反应释放出的能量,故又称核能。核裂变和链式反应是在原子反应堆中进行的,所以,原子反应堆是核电站的"锅炉"。

    目前的核电站中,大多数使用的是轻水堆。轻水堆以铀-235为燃料,以水作慢化剂作用是使高速中子减速和冷却剂。发电能力为100万千瓦的轻水堆,每天使用约3公斤铀-235。虽然用量不多,但是由于天然铀储量有限现探明约可使用1000年,其中铀-235约只占0.7%,而99.3%是铀-238。铀-235和铀-238都是铀的同位素,它们的原子核都会裂变,但铀-235有其独特的裂变方式,当中子撞击其原子核时,原子核会分裂成重量几乎相等的两部分,而铀-238却不具备上述裂变方式,所以不能用作轻水堆的燃料。因此,当今核电站的核燃料中,铀-235如同"优质煤",而铀-238却像"煤矸石",只能作为核废料堆积在那里,成为污染环境的"公害"。

    为了解决上述问题,使铀资源得到充分利用,科学家正在开发研究、设计另一种形式的反应堆---快中子反应堆,简称"快堆"。快堆不用铀-235,而用钚-239作燃料,不过在堆心燃料钚-239的外围再生区里放置铀-238。钚-239产生裂变反应时放出来的快中子,被装在外围再生区的铀-238吸收,铀-238就会很快变成钚-239。这样,钚-239裂变,在产生能量的同时,又不断地将铀-238变成可用燃料钚-239,而且再生速度高于消耗速度,核燃料越烧越多,快速增殖,所以这种反应堆又称"快速增殖堆"。据计算,如快中子反应堆推广应用,将使铀资源的利用率提高50-60倍,大量铀-238堆积浪费、污染环境问题将能得到解决。

    在技术上,快堆比轻水堆难度要大得多。但是,由于它具有独特的优点,所以,美、法、日、德、俄等国都在积极开发研究快中子反应堆。早在1967年,法国就建成了一座实验反应堆。1974年,25万千瓦的快中子反应堆投入运行。1984年又建成了120万千瓦的大型商业快堆核电站。日本也设计出输出功率为30万千瓦的快中子反应堆。堆心核燃料采用铀-钚混合氧化物,堆心外围是铀-238,该快堆可使铀资源的利用率提高50倍,经济效益和社会效益十分明显。除前述5个国家外,澳大利亚、挪威、西班牙、瑞典、瑞士、意大利和我国目前也积极开展了有关的研究工作。

    本世纪70年代以来,原子能用于和平事业,取得了飞速发展,核电站如雨后春笋,有逐步取代石化燃料电站,成为能源舞台主角之势。据统计,目前全世界已有原子能电站400多座,发电量约占全世界发电总量的17%。其中核电发展最快的国家---法国,核电的份额已占40%。核电具有能量大、占地少、安全可靠、不受地形限制、燃料运输方便等优点,具有广阔的发展前景。我国在秦山、大亚湾核电站建成后,将再建造10座核电站。被誉为"核燃料生产工厂"的快中子反应堆是核电中的一枝奇葩,是未来能源舞台上的重要角色。

    09-08-30 | 添加评论 | 打赏

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