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核反应堆与原子弹的区别
核反应堆是一种人工控制的自持链式反应装置,它只让这一代轰击铀核的中子等于上一代轰击铀核的中子数,多余的中子,被铀、铀中的杂质或者控制棒吸收掉。如果发生“过激”现象,就调整控制棒或者冷却剂传出热量,确保链式反应平稳进行。
核反应堆里面装的是天然铀或者低浓度铀(铀-235富集度在2%~5%),而原子弹装的是武器级铀(铀-235富集度大于90%)。易裂变燃料铀-235的浓度非常重要,核反应堆与原子弹铀-235浓度就好像高纯度酒精与啤酒的区别,酒精可以点燃,啤酒则不能。
上世纪90年代,世界上各国开始研发第三代核电技术。我国广东台州和芬兰正在建造的EPR核电站(采用法国阿海珐公司的欧洲压水堆技术)、山东海阳和浙江三门正在建造的AP1000核电站(采用美国西屋公司的先进非能动压水堆技术),还有美国通用电气的ABWR先进沸水堆等都属于第三代核电技术。
如今,我国自主开发的“华龙一号”和CAP1400也属于第三代压水堆核电站。AP1000用加压气体、重力流、自然循环流以及对流等自然驱动力,不使用泵、风机等能动部件,大大增加了系统的安全性。另外,AP1000还在安全壳上部加设一个非能动提供冷却水和防止轰炸与空袭的大水箱,安全性能得到更大幅度的提升。
快中子堆 未来发展的新趋势
快中子堆简称快堆,是由快中子引起链式裂变反应,并实现核燃料增值的核反应堆。快中子堆在运行中消耗易裂变材料(铀-235),又产生新的新易变材料(钚-239),新产生的易裂变材料比消耗的易裂变材料多,因此,也称为增值堆。
现在,世界上运行的核反应堆绝大多数属于热中子堆。热中子堆利用的只是铀-235,天然铀中将近99.3%是难以裂变的铀-238,铀-238不能在热中子堆中反应。但是在快中子堆中,铀-238可以转换成钚-239,可以进一步反应。快中子堆裂变可以使铀资源利用率提升50~60倍,此外,快堆还可以消耗热中子堆中让人头痛的长寿命锕系元素,减轻处置高放废物的负担。
早在1951年,美国就建造了实验快中子堆,后来在英国、法国、德国许多国家都建成了实验快堆或者原型堆。我国第一座实验快堆已经在中国原子能科学研究院建成。2017年,我国将开始建设60万千瓦快堆示范电站,预计2023年建成。
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