增殖反应堆原理,增殖反应堆能使用乏燃料

65 增殖反应堆是什么东西?增殖反应堆为什么能使燃料增殖

《你知道吗?——现代科学中的100个问题》

阿西莫夫著 暴永宁等译 碧声扫 https://www.tuenhai.com 整理

铀235是实用的核燃料。这就是说,慢中子会使铀235原子发生裂变(一分为二),并且产生更多的慢中子,而这些慢中子又会进一步引起其他铀原子裂变,使裂变过程持续下去。由于同样的原因,铀233和钚239也是实用的核燃料

遗憾的是,天然存在的铀233和钚239的数量真是微乎其微,而铀235的数量虽然比较可观,但也相当稀少。在任何一块天然铀的标本中,每一千个铀原子当中只有七个是铀235,其余的都是铀238

铀238是最常见的一种铀,但它却不是实用的核燃料。铀238也能在中子作用下发生裂变,但只有快中子才能做到这一点。那些分裂成两半的铀238会产生一些慢中子,而慢中子不足以引起进一步的裂变。铀238可以比作潮湿的木头:你可以把它烧着,但它最后还是要熄灭的

但是,假定把铀235同铀238分离开来(这是一个相当艰巨的任务),并且用铀235来建造一个原子核反应堆,这时,构成反应堆燃料的那些铀235原子就会发生裂变,并向四面八方发射出无数慢中子。如果这个反应堆包着一个用普通铀(其中绝大部分是铀238)制成的外壳,那么,射入这个外壳的中子就会被铀238所吸收。这些中子不可能迫使铀238发生裂变,但却会使铀238发生另外的变化,最后就会产生钚239。如果把这些钚239从铀里面分离出来(这是个相当容易完成的任务),它们就可以用作实用的核燃料了

能够用这种方式产生新燃料去代替用掉的燃料的反应堆就是增殖反应堆。一座设计得当的增殖反应堆所生产的钚239,在数量上要多于消耗掉的铀235。利用这种办法,就可以使地球上的全部铀——而不仅仅是稀有的铀235——都变成潜在的燃料来源

天然存在的钍完全是由钍232组成的。钍232就象铀238一样,也不是实用的核燃料,因为要有快中子才能使它发生裂变

不过,如果把钍232放进包着核反应堆的外壳里,钍232原子就会吸收慢中子,并且尽管它不发生裂变,最后却会变成铀233原子。由于铀233是一种很容易同钍分离开来的实用燃料,这样做的结果便又实现了另一种增殖反应堆,它会把地球上现有的钍资源变成潜在的核燃料

地球上的铀和钍的总量大约比铀235一项的蕴藏量多800倍。这就是说,如果适当地利用增殖反应堆,就可以通过原子核裂变发电厂把地球上的潜在能源增加800倍

阿西莫夫《你知道吗?——现代科学中的一百个问题》科学普及出版社 1984年

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