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核电站

现已建成的核电站利用的是人工放射性同位素还是天然放射性同位素的能量?

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2006-04-09

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      核电站的原料必须是能够进行链式反应的核材料。常用的是铀-235、钚-239,后者人工制造的元素,自然界中不存在。   铀-235是天然铀矿中的,但含量很低。天然铀由三种同位素组成:铀-235含量0。
  71%;铀-238含量99。28%;铀-234含量0。0058%。     铀-235是自然界存在的易于发生裂变的唯一核素。当一个中子轰击铀-235原子核时,这个原子核能分裂成两个较轻的原子核,同时产生2到3个中了和射线,并放出能量。
  如果新产生的中子又打中另一个铀-235原子核,硬引起新的裂变。在链式反应中,能量会源源不断地释放出来。     铀-238在吸收中子后,经过几次核衰变,可以变成另一种可裂变的核材料钚-239。
  钚-239裂变速度快,临界质量小,有些核性能比铀-235好。但是它的毒性大,生产成本高,要建造复杂的生产堆和后处理厂,才能实现工业化生产。它是通过反应堆中产生的慢中子轰击铀-238人工生产的。
       中子来源于用于天然铀作成的元件中的铀-235。这些中子经慢化后会再次引起铀-235裂变。维持这种裂变反应只需一个次级中子就够了,其余的除被慢化剂等吸收掉的外,即可使天然铀的铀-238转化为钚-239了。
     在热中子反应堆中,产生的钚-239的数量不足以抵偿消耗的铀-235。  只有利用快中子来维持链式反应,使新产生的可裂变材料多于消耗的裂变材料。这种主要由快中子来引起裂变链式反应的反应堆,叫做快中子反应堆(简称快堆)。
  
     快堆中常用的核燃料是钚-239,而钚-239发生裂变时放出来的快中子会被装在反应区周围的铀-238吸收,又变成钚-239。  这就是说,在堆中一边消耗钚-239,又一边使铀-238转变成新的钚-239,而是新生的钚-239比消耗掉的还多,从而使堆中核燃料变多。

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