核反響堆原理核反響堆原理原子由原子核與核外電子組成。原子核由質子與中子組成。當鈾235的原子核受到外來中子轟擊時，一個原子核會吸取一個2—3這裂變產生的中子又去轟擊另外的鈾235原子核，引起的裂變。如此持續進展就是裂變的鏈式反響。鏈式反響產生大量熱能。用循環水(或其他物質)帶走熱量才能避開反響堆因過熱燒毀。導出的熱量可以使水變成水蒸氣，推動氣輪機發電。由此可知，核反響堆最根本的組成是裂變原子核＋熱載體。但是只有這兩項是不能工作的。由于，高速中子會大量飛散，這就需要使中子減速增加與原子核碰撞的時機；核反響堆要依人的意愿打算工作狀態，這就要有掌握設施；鈾及裂變產物都有強放射性，會對人造成損害，因此必需有牢靠的防護措施綜上所述：核反響堆的合理構造應當是：核燃料＋慢化劑＋熱載體＋掌握設施＋防護裝置。還需要說明的是，鈾礦石不能直接做核燃料。鈾礦石要經過精選、碾碎、酸浸、濃縮等程序，制成有肯定鈾含量、肯定幾何外形的鈾棒才能參與反響堆工作。熱堆的概念：中子打入鈾－235的原于核以后，原子核就變得不穩定，會分裂成兩個較小質量的原子核，這是核的裂變反響，放出的能量叫裂變能；產生巨大能量的同時，還會放出2～3個中子和其它射線。235核，引起的核裂變，的裂變又產生的中子和裂變能，如此不斷持續下去，就形成了鏈式反響利用原子核反響原理建筑的反響堆需將裂變時釋放出的中子減速后，再引起的核裂變，由于中子的運動速度與分子的熱運動到達平衡狀態，這種中子被稱為熱中子。堆內主要由熱中子引起裂變的反響堆叫做熱中子反響堆〔簡稱熱堆〕。熱中子反響堆，它是用慢化劑把快中子速度降低，使之成為熱中子〔或稱慢中子〕，再利用熱中子來進展鏈式反響的一種裝置。由于熱中子更簡潔引起鈾－235等裂變，這樣，用少量裂變物質就可獲得鏈式裂變反響。慢化劑是一些含輕元素而又吸取中子少的物質，如重水、鈹、石墨、水等。熱中子堆一般都是把燃料元件有規章地排列在慢化劑中，組成堆芯。鏈式反響就是在堆芯中進展的。反響堆必需用冷卻劑把裂變能帶出堆芯。冷卻劑也是吸取中子很少的物質。熱中子堆最常用的冷卻劑是輕水〔一般水〕、重水、二氧化碳和氦氣。核電站的內部它通常由一回路系統和二回路系統組成。反響堆是核電站的核心。反響堆工作時放出的熱能，由一回路系統的冷卻劑帶出，用以產生蒸汽。因此，整個一回路系統被稱為“核供汽系統”，它相當于火電廠的鍋爐系統。為了確保安全，整個一回路系統裝在一個被稱為安全殼的密閉廠房內，這樣，無論在正常運行或發生事故時都不會影響安全。由蒸汽驅動汽輪發電機組進展發電的二回路系統，與火電廠的汽輪發電機系統根本一樣。輕水堆――壓水堆電站自從核電站問世以來，在工業上成熟的發電堆主要有以下三種：輕水堆、重水堆和石墨汽冷堆。它們相應地被用到三種不同的核電站中，形成了現代核發電的主體。目前，熱中子堆中的大多數是用輕水慢化和冷卻的所謂輕水堆。輕水堆又分為壓水堆和沸水堆。壓水堆核電站壓水堆核電站的一回路系統與二回路系統完全隔開，它是一個密閉的循環系統。該核電站的原理流程為：主泵將高壓冷卻劑送入反響堆，一般冷120～160在高壓狀況下，冷卻劑的溫度即使300℃多也不會汽化。冷卻劑把核燃料放出的熱能帶出反響堆，并進入蒸汽發生器，通過數以千計的傳熱管，把熱量傳給管外的二回路水，使水沸騰產生蒸汽；冷卻劑流經蒸汽發生器后，再由主泵送入反響堆，這樣來回循環，不斷地把反響堆中的熱量帶出并轉換產生蒸汽。從蒸汽發生器出來的高溫高壓蒸汽，推動汽輪發電機組發電。做過功的廢汽在冷凝器中分散成水，再由分散給水泵送入加熱器，重加熱后送回蒸汽發生器。這就是二回路循環系統。壓水堆由壓力容器和堆芯兩局部組成。壓力容器是一個密封的、又厚又重的、高達數十米的圓筒形大鋼殼，所用的鋼材耐高溫高壓、耐腐蝕，用來推動汽輪機轉動的高溫高壓蒸汽就在這里產生的。在容器的頂部設置有掌握棒驅動機構，用以驅動掌握棒在堆芯內上下移動。堆芯是反響堆的心臟，裝在壓力容器中間。它是燃料組件構成的。正如鍋爐燒的煤塊一樣，燃料芯塊是核電站“原子鍋爐”燃燒的根本單元。這種芯塊是由二氧化鈾燒結而成的，含有 2～4%的鈾－235，呈小圓柱形，直徑為9.3毫米。把這種芯塊裝在兩端密封的鋯合金包殼管中，成為一根長約4米、10把200多根燃料棒按正方形排列，用定位格架固定，組成燃料組件。每個堆芯一般由121個到193個組件組成。這樣，一座壓水堆所需燃料棒幾萬根，二氧化鈾芯塊1千多萬塊堆芯。此外，這種反響堆的堆芯還有掌握棒和含硼的冷卻水〔冷卻劑〕。掌握棒用銀銦鎘材料制成，外面套有不銹鋼包殼，可以吸取反響堆中的中子，它的粗細與燃料棒差不多。把多根掌握棒組成棒束型，用來掌握反響堆核反響的快慢。假設反響堆發生故障，馬上把足夠多的掌握棒插入堆芯，在很短時間內反響堆就會停頓工作，這就保證了反響堆運行的安全。輕水堆沸水堆電站沸水堆核電站沸水堆核電站工作流程是：冷卻劑〔水〕從堆芯下部流進，在沿堆芯上升的過程中，從燃料棒那里得到了熱量，使冷卻劑變成了蒸汽和水的混合物，經過汽水分別器和蒸汽枯燥器，將分別出的蒸汽來推動汽輪發電機組發電。沸水堆是由壓力容器及其中間的燃料元件、十字形掌握棒和汽水分別器等組成。汽水分別器在堆芯的上部，它的作用是把蒸汽和水滴分開、防止水進入汽輪機，造成汽輪機葉片損壞。沸水堆所用的燃料和燃料組件與壓水堆一樣。沸騰水既作慢化劑又作冷卻劑。沸水堆與壓水堆不同之處在于冷卻水保持在較低的壓力〔約為70個大氣壓〕下，水通過堆芯變成約285℃的蒸汽，并直接被引入汽輪機。所以，沸水堆只有一個回路，省去了簡潔發生泄漏的蒸汽發生器，因而顯得很簡潔?？傊?，輕水堆核電站的最大優點是構造和運行都比較簡潔，尺寸較小，造價也低在核反響中，用于轟擊原子核的粒子稱為入射粒子或轟擊粒子，被轟擊的原子核稱為靶核，核反響放射的粒子稱為出射粒子，反響生成的原子核稱為剩余核或產物核。入射粒子a轟擊靶核A，放射出射粒子b并生成剩余核B的核反響可用以下方程式表示：A+a→B+b或簡寫為：A(a,b)B假設a、b為同種粒子，則為散射，并依據剩余核處于基態還是激發態而分為彈性散射和非彈性散射，用A(a,a)A和A(a,a′)A*表示，給定的入射粒子和靶核能發生的核反響往往不止一種。每一種核反響稱為一個反響道。反響道由入射道和出射道構成。入射粒子和靶核組成入射道，出射粒子和剩余核組成出射道。同一入射道可以有假設干出射道，同一出射道也可以有假設干入射道。發生某種核反響的幾率用核反響截面來表征。只有滿足質量數、電荷、能量、動量、角動量和宇稱等守恒條件，核反響才能發生，相應的反響道稱為開放的，或簡稱開道，反之為閉道。核反響過程總是伴隨著能量的吸取或釋放，前者稱為吸能反響，反者稱為放能反響。反響能常用Q表示，等于反響后與反響前體系動能之差，可標明在核反響方程式中，例如：3H+2H→4He+n+QQ=17.6MeV對于吸能反響，僅當入射粒子的動能高于閾能〔Eth〕時才能引起核反響。核反響按其本質來說是質的變化，但它和一般化學反響有所不同。化學反響只是原子或離子的重排列組合，而原子核不變。因此，在化學反響里，一種原子不能變成另一種原子。核反響乃是原子核間質點的轉移，致使一種原子轉化為它種原子，原子發生了質變。核反響的能量效應要比化學反響的大得多。核反響能常以兆電子伏計量，而化學反響能一般只有幾個電子伏。例如：核反響不是通過一般化學方法所能實現的，而是用到很多近代物理學的試驗技術和理論。首先要用人工方法產生高能量的核“炮彈”，如氦原子核、氫原子核、氘原子核等，利用這些“炮彈”猛烈撞擊別的原子核，從而引起核反響。各種各樣的，都是為了人工產生帶電的高能粒子用做核“炮彈”來進展核反響的。當1932年人們覺察中子后，不但對原子核的構造有了正確的生疏，而且覺察中子是一種型的核“炮彈”。由于中子不帶電荷，它和原子核之間不存在電排斥力，因而用它來產生核反響時，比用帶電的其他高能粒子效果好得多。一些工廠有核反響堆。核反響通常分為四類：衰變、粒子轟擊、裂變和聚變。前者為自發發生的核轉變，而后三種為人工核反響〔即用人工方法進展的非自發核反響〕。定義①我們來分析一下“原文”中對“核反響”的定義:“原子核在其它粒子的轟擊下產生原子核的過程,稱為核反響”.這個定義明顯是有肯定局限性的,實際上描述的是另外一種原子核反響類型——原子核的人工轉變(包括重核裂變等)。②像鈾、釷和鐳這些放射性元素,原子核內的質子和中子可以連續地由高能排列變成低能排列,這就稱為“核反響”,釋放出來的多余能量叫做“原子核能[1]”。③當用肯定能量的人射核子去轟