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慢化剂是用来慢化核反应的吗

2018-11-16    来源:核能科普ABC      []
       核反应堆里面的慢化剂(英文叫Moderator)是用来干啥的?是用来慢化核反应的吗?
 
       要了解慢化剂,我们需要先来了解核裂变反应的过程。
 
       核裂变反应是用中子去碰撞易裂变核素(例如铀-235)的原子核,使得大块头的原子核捕获了一个额外的中子后变成不稳定核从而发生裂变释放出原子核里面的结合能。
 
       这样看起来似乎是中子携带的能量越大(速度也就越大)越有利于把目标原子核撞碎,然而这是基于日常生活经验的错觉。在微观世界里,有些规律与宏观世界的经验有差异。
 
       在U-235的原子核世界里,科学家们发现中子并不需要击中U-235原子核才会发生核裂变,这和台球桌上的碰撞有本质上的不同。中子只要进入U-235原子核的一定势力范围内即有可能被捕获而发生核裂变反应。
 
       科学家还发现,在U-235原子核势力范围内的中子,飞行速度越小越有利于发生核反应。这是因为飞行速度越大,在原子核的势力范围内停留的时间就会越短,就越不容易发生核反应。
 
       于是,为了增大核反应的几率,就想到用慢化剂来对中子进行减速。因此,慢化剂不是用来慢化核反应的,而是通过对中子的减速来增大核裂变反应的几率的。
 
       原来慢化剂是用来慢化中子的。
 
       还有一种技术是快堆技术,也就是不用慢化剂去慢化中子,而让快中子在反应堆里面横冲直撞。神奇的是快凭借其携带的能量居然可以打爆U-238原子核发生裂变反应,大大增加核燃料的利用率,而且还可以有一部分转化为Pu-239(绝对的好东西)。不过带来的挑战是不能用水作为冷却剂了,一种可选的工程解决方案是用液态金属钠作为冷却剂,就是钠冷快堆。中国实验快堆CEFR和正在霞浦开工建设的快堆示范核电厂就是我国独立自主研发的钠冷快堆。
 

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