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核反應堆的原理是啥

生活 更新时间:2025-04-28 08:05:46

核能,是未來人類獲取能源的重要方式,核裂變已經被應用到各個核電站,可控核聚變也在不斷研發推進,目前的核聚變反應已經可以持續20秒左右。

已經開始為人類提供電力的核電站,其核心就是核反應堆,核反應堆的主要作用,就是提供安全、穩定的核裂變場所,在核反應堆中布置核燃料,幫助核電站持續進行鍊式核裂變——中子撞擊鈾原子時,會讓鈾原子産生分裂,釋放出能量,同時也會産生多個中子,這些中子會撞擊到其他鈾原子,進而産生鍊式反應。

核反應堆,往往使用濃縮鈾作為核燃料,同時配備控制棒,用于減緩核裂變反應,從而讓核裂變速度進入到較為穩定的狀态。

核反應堆的原理是啥(核反應堆是什麼)1

核反應堆會帶來核污染嗎?

核反應堆的燃料,具有較高的放射性,因此在核電站建立之初,很多人對放射性污染感到擔憂。

但是核電站在建造的時候,會布置安全殼的防護措施,核電站周圍的放射水平,和天然放射水平基本沒有區别,經過實驗檢驗的核電站安全性,也逐漸得到大衆的認可。

但是核電站雖然在正常運行時,不會産生明顯的放射性增加,但是核電站如果出現問題,就有可能産生核洩漏等嚴重事故。

核反應堆的原理是啥(核反應堆是什麼)2

在曆史上,核反應堆出現嚴重事故的案例并不少,切爾諾貝利、日本福島核電站,都對自然生态造成了嚴重的破壞。

核反應堆的燃料鈾235,雖然半衰期比較短,可以快速衰變成鈾239,再衰變成钚239,但是這些元素都帶有很強的放射性,随着元素的衰變,放射性雖然會逐漸降低,但是半衰期也會逐漸變成。

因此核反應堆如果出現了核洩漏,可能會讓周圍在數百年甚至數千年的時間裡,成為生命禁區。

核反應堆的原理是啥(核反應堆是什麼)3

核反應堆,也包括核聚變反應堆:

由于目前人類的核電站,都使用核裂變反應堆,因此核反應堆基本都表示核裂變反應堆。

但核反應堆,也包括核聚變反應堆,以及裂變聚變混合反應堆,由于人類尚未掌握可控核聚變,因此核聚變反應堆以及裂變聚變混合反應堆都沒有實際的應用。

相比核裂變,核聚變是更加安全,也更加清潔的能源技術,很多國家和組織,也都在研發自己的核聚變反應堆,希望可以徹底改變人類的能量來源。

核反應堆的原理是啥(核反應堆是什麼)4

核聚變反應堆與核裂變反應堆完全相反,核聚變并非是将原子分裂,而是将質量較小的原子,聚變成質量更大的原子,進而釋放出能量。

因此核聚變的燃料,就是較輕的原子,比如氘和氚,核聚變也就是太陽的能量來源,太陽内部不斷發生着氫氦核聚變,釋放出巨大的光和熱,随着氫元素的消耗,太陽還會産生氦碳核聚變、碳氧核聚變,那時候的太陽将開始膨脹,吞噬沿途的星球,地球也難以幸免。

對于人類來說,隻需要實現可控的氫氦核聚變,就足夠我們擺脫化石燃料,進入到清潔能源時代。

核反應堆的原理是啥(核反應堆是什麼)5

總結:

核反應堆,包括核裂變反應堆、核聚變反應堆、裂變聚變混合反應堆。但是目前的核電站,都是使用核裂變反應堆。

核裂變反應堆,需要依靠放射性較強的元素作為燃料,因此存在核污染的風險,但是核反應堆,目前都有緊急停止系統、應急冷卻系統、安全殼等措施,除非出現重大事故,一般不會出現嚴重的核洩漏事件。

相比核裂變,核聚變反應堆更加清潔、安全,但是人類想要實現可控核聚變,還有很長一段路要走。

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