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【核知識】中子在反應堆中的“靈魂”之旅

2017-10-31 17:02:20 中國核網   點擊量: 評論 (0)
中子鏈式裂變反應,釋放能量的同時,也會產生新的中子。新的中子又會引起新的裂變,從而使裂變反應持續進行。那么,反應堆內的中子數是否會越來越多呢?中子被稱為核反應堆的靈魂,也是核能安全研究的源頭問題。
中子鏈式裂變反應,釋放能量的同時,也會產生新的中子。新的中子又會引起新的裂變,從而使裂變反應持續進行。那么,反應堆內的中子數是否會越來越多呢?
 
中子被稱為核反應堆的“靈魂”,也是核能安全研究的“源頭問題”。
 
在反應堆中,中子撞擊原子核引起原子核裂變,裂變的過程釋放出能量,同時又產生了新的中子。新產生的中子引起新的原子核裂變,裂變反應連續不斷地進行下去,同時不斷產生新能量,這個過程就是鏈式核裂變反應。
 
由于每次核裂變可釋放出2~3個新的中子,因此,只要條件適當,這些新的中子就可以使其它的原子核發生新的裂變,釋放出更多新的中子,從而使核裂變反應持續進行下去,形成鏈式裂變反應,使原子核內的能量被源源不斷地釋放出來。
 
 
那么,反應堆內的中子數是否會越來越多?
 
其實,這個問題的答案取決于中子在反應堆中的命運。如果把中子和核燃料原子核的撞擊比喻成男性和女性的結合,那么這個問題就變得非常簡單:
 
 
第一種,中子與核燃料家族結婚生子,完成家族使命。
 
第二種,雖然順利結婚,可卻想當丁克族。
 
第三種,部分中子沒有從一而終,而是轉去追求其它女性。但是,核燃料家族以外的女性卻因身體原因而不孕不育。
 
第四種,部分中子只想當個快樂的單身漢,沒事出去曬曬日光浴,生活自由自在。
 
中子追求核燃料家族的4種命運,帶來了中子在反應堆中的四種結果。
 
 
第一種,順利結婚生子,指的是中子順利與核燃料的原子核發生核裂變反應,釋放新的中子和能量,這個過程叫裂變。裂變釋放的能量是核電發電的能量來源。
 
第二種,當丁克族,指的是中子跟核燃料的原子核發生作用,不觸發核裂變,只是被核燃料原子核吸收。
 
第三種,不孕不育,指的是中子會被反應堆內的其它物質吸收。因為反應堆內部結構是很復雜的,除了核燃料之外,還有其它的一些物質,比如結構材料、冷卻劑、吸收劑等。這些物質也會吸收中子,但不能觸發裂變反應。
 
第四種,單身漢,指一部分中子會從堆芯中泄漏出去,不與堆芯中的任何物質起作用。但這些中子會與堆芯外的物質起作用,阻止其向外部環境擴散。此類中子數量極低,基本可忽略不計。
 
從以上的過程可以看出,中子在反應堆中除了觸發核裂變反應外,還有相當一部分中子會由于其他原因消耗掉。因此,反應堆內中子的變化不一定是越來越多,而要看具體情況而定。反應堆正常運行期間,堆內的中子數量應該保持穩定,這樣反應堆才可以維持恒定的功率。
 
原標題:【核知識】中子在反應堆中的“靈魂”之旅
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責任編輯:lixin

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