65、增殖反應堆是什麼東西?
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鈾235是實用的核燃料。這就是說,慢中子會使鈾235原子發生裂變(一分為二),并且産生更多的慢中子,而這些慢中子又會進一步引起其他鈾原子裂變,使裂變過程持續下去。
由于同樣的原因,鈾233和钚239也是實用的核燃料。
遺憾的是,天然存在的鈾233和钚239的數量真是微乎其微,而鈾235的數量雖然比較可觀,但也相當稀少。在任何一塊天然鈾的标本中,每一千個鈾原子當中隻有七個是鈾235,其餘的都是鈾238。
鈾238是最常見的一種鈾,但它卻不是實用的核燃料。鈾238也能在中子作用下發生裂變,但隻有快中子才能做到這一點。那些分裂成兩半的鈾238會産生一些慢中子,而慢中子不足以引起進一步的裂變。鈾238可以比作潮濕的木頭:你可以把它燒着,但它最後還是要熄滅的。
但是,假定把鈾235同鈾238分離開來(這是一個相當艱巨的任務),并且用鈾235來建造一個原子核反應堆,這時,構成反應堆燃料的那些鈾235原子就會發生裂變,并向四面八方發射出無數慢中子。如果這個反應堆包着一個用普通鈾(其中絕大部分是鈾238)制成的外殼,那麼,射入這個外殼的中子就會被鈾238所吸收。這些中子不可能迫使鈾238發生裂變,但卻會使鈾238發生另外的變化,最後就會産生钚239。如果把這些钚239從鈾裡面分離出來(這是個相當容易完成的任務),它們就可以用作實用的核燃料了。
能夠用這種方式産生新燃料去代替用掉的燃料的反應堆就是增殖反應堆。一座設計得當的增殖反應堆所生産的钚239,在數量上要多于消耗掉的鈾235。利用這種辦法,就可以使地球上的全部鈾——而不僅僅是稀有的鈾235——都變成潛在的燃料來源。
天然存在的钍完全是由钍232組成的。钍232就像鈾238一樣,也不是實用的核燃料,因為要有快中子才能使它發生裂變。
不過,如果把钍232放進包着核反應堆的外殼裡,钍232原子就會吸收慢中子,并且盡管它不發生裂變,最後卻會變成鈾233原子。由于鈾233是一種很容易同钍分離開來的實用燃料,這樣做的結果便又實現了另一種增殖反應堆,它會把地球上現有的钍資源變成潛在的核燃料。
地球上的鈾和钍的總量大約比鈾235一項的蘊藏量多800倍。這就是說,如果适當地利用增殖反應堆,就可以通過原子核裂變發電廠把地球上的潛在能源增加800倍。
由于同樣的原因,鈾233和钚239也是實用的核燃料。
遺憾的是,天然存在的鈾233和钚239的數量真是微乎其微,而鈾235的數量雖然比較可觀,但也相當稀少。在任何一塊天然鈾的标本中,每一千個鈾原子當中隻有七個是鈾235,其餘的都是鈾238。
鈾238是最常見的一種鈾,但它卻不是實用的核燃料。鈾238也能在中子作用下發生裂變,但隻有快中子才能做到這一點。那些分裂成兩半的鈾238會産生一些慢中子,而慢中子不足以引起進一步的裂變。鈾238可以比作潮濕的木頭:你可以把它燒着,但它最後還是要熄滅的。
但是,假定把鈾235同鈾238分離開來(這是一個相當艱巨的任務),并且用鈾235來建造一個原子核反應堆,這時,構成反應堆燃料的那些鈾235原子就會發生裂變,并向四面八方發射出無數慢中子。如果這個反應堆包着一個用普通鈾(其中絕大部分是鈾238)制成的外殼,那麼,射入這個外殼的中子就會被鈾238所吸收。這些中子不可能迫使鈾238發生裂變,但卻會使鈾238發生另外的變化,最後就會産生钚239。如果把這些钚239從鈾裡面分離出來(這是個相當容易完成的任務),它們就可以用作實用的核燃料了。
能夠用這種方式産生新燃料去代替用掉的燃料的反應堆就是增殖反應堆。一座設計得當的增殖反應堆所生産的钚239,在數量上要多于消耗掉的鈾235。利用這種辦法,就可以使地球上的全部鈾——而不僅僅是稀有的鈾235——都變成潛在的燃料來源。
天然存在的钍完全是由钍232組成的。钍232就像鈾238一樣,也不是實用的核燃料,因為要有快中子才能使它發生裂變。
不過,如果把钍232放進包着核反應堆的外殼裡,钍232原子就會吸收慢中子,并且盡管它不發生裂變,最後卻會變成鈾233原子。由于鈾233是一種很容易同钍分離開來的實用燃料,這樣做的結果便又實現了另一種增殖反應堆,它會把地球上現有的钍資源變成潛在的核燃料。
地球上的鈾和钍的總量大約比鈾235一項的蘊藏量多800倍。這就是說,如果适當地利用增殖反應堆,就可以通過原子核裂變發電廠把地球上的潛在能源增加800倍。