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【核知識(shí)】中子在反應(yīng)堆中的“靈魂”之旅

2017-10-31 17:02:20 中國(guó)核網(wǎng) 　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

中子鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)，釋放能量的同時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生新的中子。新的中子又會(huì)引起新的裂變，從而使裂變反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行。那么，反應(yīng)堆內(nèi)的中子數(shù)是否會(huì)越來(lái)越多呢？中子被稱(chēng)為核反應(yīng)堆的靈魂，也是核能安全研究的源頭問(wèn)題。

中子鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)，釋放能量的同時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生新的中子。新的中子又會(huì)引起新的裂變，從而使裂變反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行。那么，反應(yīng)堆內(nèi)的中子數(shù)是否會(huì)越來(lái)越多呢？

中子被稱(chēng)為核反應(yīng)堆的“靈魂”，也是核能安全研究的“源頭問(wèn)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(guò)程釋放出能量，同時(shí)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(jìn)行下去，同時(shí)不斷產(chǎn)生新能量，這個(gè)過(guò)程就是鏈?zhǔn)胶肆炎兎磻?yīng)。

由于每次核裂變可釋放出2～3個(gè)新的中子，因此，只要條件適當(dāng)，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(jìn)行下去，形成鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)，使原子核內(nèi)的能量被源源不斷地釋放出來(lái)。

那么，反應(yīng)堆內(nèi)的中子數(shù)是否會(huì)越來(lái)越多？

其實(shí)，這個(gè)問(wèn)題的答案取決于中子在反應(yīng)堆中的命運(yùn)。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(gè)問(wèn)題就變得非常簡(jiǎn)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(dāng)丁克族。

第三種，部分中子沒(méi)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(dāng)個(gè)快樂(lè)的單身漢，沒(méi)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(yùn)，帶來(lái)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(gè)過(guò)程叫裂變。裂變釋放的能量是核電發(fā)電的能量來(lái)源。

第二種，當(dāng)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(huì)被反應(yīng)堆內(nèi)的其它物質(zhì)吸收。因?yàn)榉磻?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(huì)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(huì)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(huì)與堆芯外的物質(zhì)起作用，阻止其向外部環(huán)境擴(kuò)散。此類(lèi)中子數(shù)量極低，基本可忽略不計(jì)。

從以上的過(guò)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(dāng)一部分中子會(huì)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(lái)越多，而要看具體情況而定。反應(yīng)堆正常運(yùn)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(biāo)題:【核知識(shí)】中子在反應(yīng)堆中的“靈魂”之旅

責(zé)任編輯：lixin

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