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快堆概念

  盡管利用熱中子反應堆可以得到巨大的核能,但是,在天然鈾中,僅有0.714%的鈾同位素——鈾-235,能夠在熱中子的作用下發(fā)生裂變反應,而占天然鈾絕大部分的鈾同素——鈾-238卻不能在熱中子的作用下發(fā)生裂變反應。

CEFR快堆本體模型  但鈾-238在吸收中子后,經(jīng)過幾次核衰變,可以變成另一種可裂變的核材料钚-239。

  在熱中子反應堆中,產生的钚-239的數(shù)量不足以抵償消耗的鈾-235。只有利用快中子來維持鏈式反應,使新產生的可裂變材料多于消耗的裂變材料。這種主要由快中子來引起裂變鏈式反應的反應堆,叫做快中子反應堆(簡稱快堆)?於阎谐S玫暮巳剂鲜穷小239,而钚—239發(fā)生裂變時放出來的快中子會被裝在反應區(qū)周圍的鈾-238吸收,又變成钚—239。這就是說,在堆中一邊消耗钚—239,又一邊使鈾-238轉變成新的钚—239,而是新生的钚—239比消耗掉的還多,從而使堆中核燃料變多。

  世界上可經(jīng)濟開采的鈾資源只相當于世界石油貯量的1/4。因此,利用原先的熱中子反應堆發(fā)電無法根本解決人類無限需求的能源問題。且這種熱堆,在鈾資源的利用上極差,只有1~2%可以用來發(fā)電,而其余的98~99%的鈾只能被作為廢料-貧鈾棄置。

  這樣,在原子能工業(yè)中我們需要找到新的辦法來解決這個問題。其中一個方法是,充分利用貧鈾;另一個方法是,根本不用鈾。這里講第一種方法。

  在熱中子反應堆內,中子的速度要通過慢化劑減速變慢以后,才能引起鈾裂變放出能量,發(fā)電時,核燃料越燒越少。快中子反應堆不需要慢化劑,它由快中子引發(fā)裂變,在發(fā)電的同時,核燃料越燒越多。

石墨氣冷堆核電站  快堆增大核燃料利用率

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