熱中子反應堆
熱中子反應堆
熱中子反應堆 是用慢化劑把快中子速度降低,使之成為熱中子(或稱慢中子),再利用熱中子來進行鏈式反應的一種裝置。由於熱中子更容易引起鈾-235等裂變,這樣,用少量裂變物質就可獲得鏈式裂變反應。慢化劑是一些含輕元素而又吸收中子少的物質,如重水、鈹、石墨、水等。熱中子堆一般都是把燃料元件有規則地排列在慢化劑中,組成堆芯。鏈式反應就是在堆芯中進行的。
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什麼是熱中子反應堆
發布時間:2007年10月18日 21時4分
反應堆是指能夠在受控下(所以不會發生原子彈那樣爆炸)持續進行核裂變鏈式(連鎖)反應的 裝置。所以把它叫做“堆”,是因為世界上第一個核反應堆是用石墨塊(用以控制反應速度) 和金屬鈾塊(反應燃料)一層一層交替地“堆”起來而構成的。後來,其他不用石墨的核反應 裝置,仍沿用這種叫法。
熱中子反應堆是一種進行核裂變的反應堆。目前,已經實用化的核反應堆有輕水堆和重水堆 (重水是氫的同位素氘(重氫)同氧的化合物)之別。目前使用的多為輕水堆。在輕水堆中,水被兼作減速(和石墨一樣起控制反應速度的作用)和冷卻用。輕水堆又可分為壓水型和沸騰水 型的,現在大多數核電站用的都是壓水型的。
壓水堆最初被用作核潛艇的動力。它的冷卻水分為一次系統和二次系統兩部分。一次系統的 冷卻水保持在約160氣壓這樣的高壓,所以加熱到約325℃仍能保持為液體狀態。為了吸收核裂變中的中子,水中加入一點硼,用以調整核反應的速度。一次冷卻水直接同核襲變部分接觸,將它產生的熱量帶走。經由蒸氣發生器進行熱交換,使二次冷卻水被加熱至沸騰。二次冷卻水在60大氣壓下被加熱到275℃,成為蒸氣用以驅動發電用的汽輪機。
壓水堆利用濃縮鈾工廠提供的低濃度鈾235作為核燃料。鈾235是鈾的一種放射性同位素,是自然界中唯一存在的裂變核燃料。裂變中產生的中子,或被燃料棒中鈾238所吸心,或使鈾235發生裂變,或逸出於燃料棒之外。如中了速度快,則使鈾235發生裂變的機會就小了,所以要用水(輕水或重水)和石墨作為減速材料,放在燃料棒四周,使中子速度減慢以有助於使鈾235發生裂變。減速后的中子能量最後都變為熱能,為了把它運到外部,需要使用冷卻材料(通常也用水)。把含有硼等吸收中子物質的控制棒放在堆芯中,當它插入燃料中時,產生的中子數量達不到臨界值,裂變無法連續進行下去。當控制棒拔起來時,中子數目加多,通過連銷反應,鈾的裂變便可連續進行下去。這種速度變慢的中子稱為熱中子,利用熱中子使鈾235裂變的核反應堆,稱為熱中子反應堆。