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当然上面所说的“魔炉”并不是无稽之谈,科学家确实成功研发出了这种“魔炉”,它确实可以实现上面这点,“魔炉”内部的燃烧的燃料确实越烧越多。
讲到这里大家可能会感到不可思议,这究竟是什么黑科技呢?“魔炉”又运用什么原理能做到让内部的燃料越烧越多呢?
这种“魔炉”叫做钚(Pu)核裂变反应堆,也叫快中子核反应堆。“魔炉”利用了钚-239原子的核裂变反应,在反应堆内部燃料燃烧(裂变)时不仅会消耗钚-239原子,同时在燃烧过程中还会生成钚-239原子,燃烧过程中钚-239原子的生成量大于燃烧消耗的钚-239原子,也就是上面提到的燃料越烧越多。
“魔炉”的工作原理:钚-239原子的原子核在被高速运动的中子撞击时会发生核裂变反应,钚-239原子裂变时会释放出大量快中子,裂变生成的快中子可以继续撞击钚-239原子的原子核,这样就会引发链式反应让钚-239原子的裂变过程可以继续进行下去,这与铀-235原子的核裂变反应相似。
钚-239
自然界中的铀(U)原子主要是铀-238原子,铀-238原子并不像铀-235原子那样容易发生核裂变反应。虽然铀-238原子不容易发生核裂变反应,但是铀-238原子却可以捕捉快中子变为铀-239原子。铀-239原子的原子核非常不稳定会发生β衰变,原子核内部释放出一个电子变为镎(Np)-239原子,镎-239原子的原子核同样也非常不稳定也会发生β衰变,原子核内部释放出一个电子变为钚-239原子。
原子核反应方程式:
U238 + n → U239
U239 → Np239 + e-
Np239 → Pu239 + e-
如果在钚核裂变反应堆中加入铀-238原子,钚-239原子裂变时释放出的快中子就可以被铀-238原子捕(敷衍是什么意思?敷衍的意思是马虎,不认真,表面上应付或者搪塞责任,指工作不认真负责,表面应付了事,有欺骗的成分。)捉,铀-238捕捉快中子之后变为铀-239原子,铀-239原子再经过两次β衰变生成钚-239原子。铀-238原子捕捉快中子生成的钚-239原子的数量实际上会大于钚-239原子裂变时的消耗量。这样反应堆内部的核裂变燃料钚-239原子就会随着核裂变的进行逐渐增多。
钚核裂变反应堆的优势:1、更高的燃料利用率:
相比传统的铀核裂变反应堆构建的核电站,钚核裂变反应堆构建的核电站省去了铀-235原子提纯的高额成本,钚核裂变反应堆可以将不易发生核裂变反应的铀-238原子转化成容易发生核裂变反应的钚-239原子,实现了变废为宝的目的。
2、裂变释放的能量更多:
钚-239原子的核裂变反应相比铀-235原子的核裂变反应,钚-239原子的核裂变反应过程释放的能量要更大。
3、链式反应更容易形成:
相比铀-235原子,钚-239原子更容易发生链式反应,而且钚-239原子的核裂变反应比铀-235原子的核裂变反应更加剧烈。
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