增殖堆

鈾235是實用的核燃料。 是鈾235,其餘的都是鈾238。 鈾238是最常見的一種鈾,但它卻不是實用的核燃料。

定義

增殖堆是目前世界上最先進的核反應堆。又稱為快堆。

運行原理

鈾235是實用的核燃料。這就是說,慢中子會使鈾
235原子發生裂變(一分為二),並且產生更多的慢中子,
而這些慢中子又會進一步引起其他鈾原子裂變,使裂變過程
持續下去。由於同樣的原因,鈾233和鈽239也是實用
的核燃料。
遺憾的是,天然存在的鈾233和鈽239的數量真是
微乎其微,而鈾235的數量雖然比較可觀,但也相當稀少。
在任何一塊天然鈾的標本中,每一千個鈾原子當中只有七個
是鈾235,其餘的都是鈾238。
鈾238是最常見的一種鈾,但它卻不是實用的核燃料。
鈾238也能在中子作用下發生裂變,但只有快中子才能做
到這一點。那些分裂成兩半的鈾238會產生一些慢中子,
而慢中子不足以引起進一步的裂變。鈾238可以比作潮濕
的木頭:你可以把它燒著,但它最後還是要熄滅的。
但是,假定把鈾235同鈾238分離開來(這是一個
相當艱巨的任務),並且用鈾235來建造一個原子核反應
堆,這時,構成反應堆燃料的那些鈾235原子就會發生裂
變,並向四面八方發射出無數慢中子。如果這個反應堆包著
一個用普通鈾(其中絕大部分是鈾238)製成的外殼,那
么,射入這個外殼的中子就會被鈾238所吸收。這些中子
不可能迫使鈾238發生裂變,但卻會使鈾238發生另外
的變化,最後就會產生鈽239。如果把這些鈽239從鈾
裡面分離出來(這是個相當容易完成的任務),它們就可以
用作實用的核燃料了。
能夠用這種方式產生新燃料去代替用掉的燃料的反應堆
就是增殖反應堆。一座設計得當的增殖反應堆所生產的鈽
239,在數量上要多於消耗掉的鈾235。利用這種辦法,
就可以使地球上的全部鈾――而不僅僅是稀有的鈾235――
都變成潛在的燃料來源。
天然存在的釷完全是由釷232組成的。釷232就象
鈾238一樣,也不是實用的核燃料,因為要有快中子才能
使它發生裂變。
不過,如果把釷232放進包著核反應堆的外殼裡,釷
232原子就會吸收慢中子,並且儘管它不發生裂變,最後
卻會變成鈾233原子。由於鈾233是一種很容易同釷分
離開來的實用燃料,這樣做的結果便又實現了另一種增殖反
應堆,它會把地球上現有的釷資源變成潛在的核燃料。
地球上的鈾和釷的總量大約比鈾235一項的蘊藏量多
800倍。這就是說,如果適當地利用增殖反應堆,就可以
通過原子核裂變發電廠把地球上的潛在能源增加800倍。

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