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快堆與原子彈的區(qū)別

  原子彈和作為核電站用的快堆,雖然都沒有慢化劑,而且都是用快中子引發(fā)裂變,但有一系列原則上的差別:

  第一,原子彈使用钚或高濃鈾,鈾-238的量沒有或者很少。而快堆中鈾-238很多。鈾-238俘獲中子后大多不會裂變,它要轉(zhuǎn)化為钚-239后才易裂變。經(jīng)過這道轉(zhuǎn)換后,作為核電站用的快堆的能量釋放速度,就受到極大限制。

  第二,原子彈內(nèi)與裂變無關(guān)的材料少。而快堆為了維持長期運行,并將堆內(nèi)原子核裂變產(chǎn)生的熱送出來,堆內(nèi)有大量的結(jié)構(gòu)材料和冷卻劑。它們的存在既增加了中子的吸收,又使中子的速度有一定程度的慢化,延長了中子存在時間。這是限制核電站用的快堆功率增長速度的另一個因素。

  第三,原子彈采用高效炸藥的聚心爆炸,使核燃料很快密集在一起,將鏈式反應(yīng)的規(guī)模急劇擴大,也就是我們說的達到瞬發(fā)超臨界狀態(tài);而作為核電站用的快堆,只要一達到瞬發(fā)臨界,堆芯很快就會散開,難以維持鏈式反應(yīng)。目前的控制手段,已可以保證快堆不至于達到瞬發(fā)臨界。

  第四,原子彈的裝料超過維持鏈式反應(yīng)所需的量多,而快堆的裝料僅僅稍微多于維持鏈式反應(yīng)的需要,并有負反饋效應(yīng)——有抑制作用的效應(yīng)。

  由于這些原因,快堆不可能像原子彈那樣爆炸。

新世紀原子能院  為了進一步說明問題,我們所謂熱中子是指能量為1電子伏以下的中子。鈾-235吸收中子裂變時,放出的中子是能量為2兆電子伏特的快中子。在熱中子堆中,幾乎所有的裂變都是由熱中子引起的。為了實現(xiàn)鏈式反應(yīng)有兩種方法:其一是提高鈾中鈾-235的濃度,使快中子引起的裂變能持續(xù)進行下去,這就是快中子堆的原理;另一種方法是用水、石墨等作慢化劑,把快中子慢化為熱中子鈾-235對熱中子的裂變幾率大,對低濃度鈾也可使裂變反應(yīng)繼續(xù)進行下去,這就是熱中子反應(yīng)堆的原理。

  在新的世紀,原子能院將以中國實驗快堆、中國先進研究堆、串列加速器升級工程和放化后處理實驗室四大工程為支柱,發(fā)揮多學(xué)科的綜合優(yōu)勢,建成一流的核科研基地。

快堆增大核燃料利用率  快堆中間回路及增殖比

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