铀235不怎么喜欢快中子 , 但是对于铀238来说却是一个宝 , 它吸收一个快中子后会变成什么呢?
当然是铀239啦!
铀239是不稳定的 , 经过几天时间 , 因自身衰变后 , 会变成钚239 , 而钚239跟铀235一样 , 很容易发生裂变 , 且放出的能量比铀235还要大那么一点儿 。
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铀238“吃”进一个快中子后 , 变成铀239 , 再经过几次衰变最终变成钚239 。
您瞧 , 原来这里的关键是快中子!
可是铀235不喜欢快中子呀!
怎么办?
其实 , 快中子之所以不能让铀235维持链式反应 , 这不是因为铀235绝对不吸收快中子 , 而是吸收的概率比较小而已 。
你早说嘛 , 既然概率比较小 , 那就把概率搞大呗!
对头 , 在核燃料中增加铀235的浓度 , 如此 , 快中子与它反应的概率 , 也就是反应截面就增加了 。
现在 , 链式反应可以维持了 。
快中子也有了 。
每一个铀235(或者钚239)裂变会产生2到3个快中子 , 这些中子呢 , 有的去维持下一步的裂变反应 , 有的被铀238吸收 , 于是 , 反应堆中 , 每消耗一个铀235(或者钚239) , 就会产生一个以上的钚239 , 瞧 , 核燃料不是越烧越少 , 而是越烧越多 , 它居然还能增殖!
所以 , 这样的反应堆 , 咱们就叫它“增殖反应堆” , 又因为堆内主要是快中子 , 所以又叫“快中子增殖反应堆 , ”简称快堆 。 而前面咱们介绍的压水堆 , 它也可以归类到“热堆”里面 , 因为它使用的是热中子 。
快堆的优势
现在的核电站对铀资源的利用率不足1% , 而如果快堆技术成熟后 , 那么对铀资源的利用率将达到70%左右 , 又因为利用率提高了 , 那么 , 之前根本不具备开采价值的贫铀矿 , 甚至是海洋中的铀资源也变得值得开采了 , 如此 , 世界上可开采的铀资源将提高千倍 , 而我国铀资源少的问题也将迎刃而解 。
中国的快堆
我国的“华龙一号”属于先进的第三代反应堆 , 而“快堆”技术则属于各国争相发展的第四代反应堆 。 距离天安门直线距离不到40千米的房山有一座实验性质的快堆——中国实验快堆 , 2011年7月21日成功实现并网发电 , 发电功率20兆瓦 。
瞧 , 这也从另一个角度反驳了一些人的观点:核电那么安全 , 怎么不建在北京?
只要各方面条件合适 , 比如占地少等等 , 这不就建了吗?
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图为中国实验快堆外景 。
中国实验快堆采用金属钠作为冷却剂 , 它属于钠冷快堆;同理 , 使用氦气作为冷却剂的叫做气冷快堆 。
【876亿美金,比尔盖茨想用什么改变世界?】行波堆
比尔盖茨为了实现其第三个理想 , 筹资建立了一家能源公司 , 发展一种叫做“行波堆”的反应堆技术 。 虽然很多细节上跟目前世界上主流的快堆技术有所不同 , 但其出发点依然还是实现对核燃料铀238的充分利用 。
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行波堆示意图 , 黄色的为正在反应的核燃料 , 绿色的为待增殖的核燃料 , 运行时 , 一边消耗核燃料一边又生产核燃料 , 核燃料利用率很高 , 燃烧和增殖就像一个波一样 , 从反应堆的一端慢慢移动到另外一端 , 所以叫做行波堆 。 裂变区的移动速度极其极其缓慢 , 可以数十年不用换燃料(wiki和某篇英文文章上说 , 裂变区的移动速度为一年移动1厘米 , 但这个数据还需要多番核实 , 仅做参考而已) 。