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【核知識】中子在反應(yīng)堆中的“靈魂”之旅

2017-10-31 17:02:20 中國核網(wǎng) 　點擊量：評論 (0)

中子鏈式裂變反應(yīng)，釋放能量的同時，也會產(chǎn)生新的中子。新的中子又會引起新的裂變，從而使裂變反應(yīng)持續(xù)進行。那么，反應(yīng)堆內(nèi)的中子數(shù)是否會越來越多呢？中子被稱為核反應(yīng)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(yīng)，釋放能量的同時，也會產(chǎn)生新的中子。新的中子又會引起新的裂變，從而使裂變反應(yīng)持續(xù)進行。那么，反應(yīng)堆內(nèi)的中子數(shù)是否會越來越多呢？

中子被稱為核反應(yīng)堆的“靈魂”，也是核能安全研究的“源頭問題”。

在反應(yīng)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(chǎn)生了新的中子。新產(chǎn)生的中子引起新的原子核裂變，裂變反應(yīng)連續(xù)不斷地進行下去，同時不斷產(chǎn)生新能量，這個過程就是鏈式核裂變反應(yīng)。

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(fā)生新的裂變，釋放出更多新的中子，從而使核裂變反應(yīng)持續(xù)進行下去，形成鏈式裂變反應(yīng)，使原子核內(nèi)的能量被源源不斷地釋放出來。

那么，反應(yīng)堆內(nèi)的中子數(shù)是否會越來越多？

其實，這個問題的答案取決于中子在反應(yīng)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(jié)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(jié)婚生子，完成家族使命。

第二種，雖然順利結(jié)婚，可卻想當丁克族。

第三種，部分中子沒有從一而終，而是轉(zhuǎn)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(yīng)堆中的四種結(jié)果。

第一種，順利結(jié)婚生子，指的是中子順利與核燃料的原子核發(fā)生核裂變反應(yīng)，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(fā)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(fā)生作用，不觸發(fā)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(yīng)堆內(nèi)的其它物質(zhì)吸收。因為反應(yīng)堆內(nèi)部結(jié)構(gòu)是很復(fù)雜的，除了核燃料之外，還有其它的一些物質(zhì)，比如結(jié)構(gòu)材料、冷卻劑、吸收劑等。這些物質(zhì)也會吸收中子，但不能觸發(fā)裂變反應(yīng)。

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(zhì)起作用。但這些中子會與堆芯外的物質(zhì)起作用，阻止其向外部環(huán)境擴散。此類中子數(shù)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(yīng)堆中除了觸發(fā)核裂變反應(yīng)外，還有相當一部分中子會由于其他原因消耗掉。因此，反應(yīng)堆內(nèi)中子的變化不一定是越來越多，而要看具體情況而定。反應(yīng)堆正常運行期間，堆內(nèi)的中子數(shù)量應(yīng)該保持穩(wěn)定，這樣反應(yīng)堆才可以維持恒定的功率。

原標題:【核知識】中子在反應(yīng)堆中的“靈魂”之旅