核反应堆如何产生自己的燃料?

时间:2022-09-16 18:31:10   作者:
其基本想法是,反应堆中的中子可以启动U-238的反应,将其转化为钚-239,这是一种裂变燃料。铀-238之所以存在于反应堆中,首先是因为它含有天然的铀-235,而铀-235必须从0.7%浓缩到3%。这是昂贵的,所以浓缩不会进行到超出运行反应堆所需的距离。

核反应堆如何产生自己的燃料

U-238似乎基本上是燃料的惰性成分,但它不是完全惰性的。当U-238捕捉到一个中子(与U-235相比,这种情况相对罕见),它就会启动这个过程:

U-238 + n→U-239
U-239→Np-239 + e-,半衰期=23分钟
Np-239→Pu-239 + e-,半衰期=2.36天

从这个意义上说,U-238被转化为可裂变的Pu-239。它要么裂变,要么抓住另一个中子变成Pu-240,然后自发裂变,要么继续往上爬。

钚是运行反应堆的副作用。它增加了反应堆的能量。生产。从这个意义上说,反应堆自己产生燃料。新增加的燃料不能满足反应堆的燃料需求,但在其他反应堆设计中,它可以接近这个理想状态。钍反应堆也有类似的燃料循环,其中钍被“煮”成U-233,这是裂变的。为促进这些燃料循环而设计的反应堆被称为增殖反应堆。

当我听尼克松宣传快增殖反应堆而不是其他所有的设计时,听起来好像他们是在无中生有地制造燃料。从来没有人解释过燃料来自U-238(当时我也不了解相关背景)。这一切都很令人困惑。
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