Search This Blog

2016/07/24

核电站裂变反应

裂变反应基本原理
在热中子(即低能中子)的轰击下产生裂变 ,它们是铀-233、铀-235和钚-239,也被称为易裂变核素。如下图

通俗的说,铀-235被高速的热中子n撞了一下,碎成了氪-90,钡-144和1个热中子。把他们的摩尔质量加起来90+144+1=235。摩尔质量没有变,但是能量被释放出来了。假如1g的铀-235能量全部转换为电能,可以供100瓦的灯泡24h不停电的使用两年半以上。

在核电站里,把这释放出来的能量通过水热能转换(其实这个过程中损失了大量的热能),最终转换成电力。

由于即使是慢速的中子速度也是声速的8倍,为了控制反应速度,核电站所使用的核燃料,铀-235的含量通常很低,大约在3%到5%,因此不会像原子弹一样爆炸。但核电站仍需要对反应堆中的中子数量加以控制,以防止功率过高造成堆芯熔毁的事故。
通常会在反应堆的慢化剂中添加硼,并使用控制棒吸收燃料棒中的中子以控制核裂变速度。从镉以后的所有元素都能分裂。

核燃料中的可裂变核素包括以下几种:

铀-235,存在于天然铀和浓缩铀中。
钚-239,由铀-238通过能量大于1MeV的快中子(高能中子)俘获生成。
钚-241,有钚-240通过中子俘获生成。钚-240可以由钚-239通过中子俘获生成。
铀-233,由钍-232通过能量大于1MeV的快中子(高能中子)俘获生成。
可裂变物质的核素俘获一个中子后并不一定会发生裂变。发生裂变的概率取决于原子核的种类和中子的能量。

如核电站使用一个中子轰击铀-235进行裂变反应后,获得两个中子。这两个中子又可以用来轰击铀-235。有一生二,二生四,四生八。。。。子子孙孙无穷尽也。
数学上表示就是2的0次方到n次方
这样只要有铀-235就能无穷反应下去的叫链式反应。

No comments:

︿
Top