明明自然界中铀最丰富,为什么还要用稀有的铀做核燃料原子核同位素快中子核燃料自然界铀

理论上所有的放射性元素都可以作为核裂变燃料,但是由于自然界中各种放射性元素的含量,获取的难度,加工成本的高低,我们能够选择的余地很小!原子弹常用的核材料是铀和钚,但在使用核能的核电站中,全部使用铀。为什么选择铀?

为什么核反应堆的核燃料都是铀,而且是铀235,难道大量存在的不是铀238吗?

云室观察放射性元素衰变

为什么是铀?

铀在衰变时会释放α射线,所以很容易保护,所以纯铀并不危险,几层薄纸就可以保护。当然不建议带在身上,毕竟是放射性元素。不要再重复20世纪初放射性增强人体的笑话了。每个人都知道放射性的危害!

为什么是铀235?

这是因为U-238的放射性强度比U-235低,U-238被快中子碰撞后会吸收它的能量,所以不会产生裂变,但是可以经过两次捕获慢中子后,β衰变变成可裂变钚239,因此U-238是增值反应堆的原材料。例如,重水反应堆中多余的慢中子可以将U-238转化为钚239,钚239成为制造原子弹的原料,因此重水反应堆的投资建设是国际原子能机构的重点监测对象机构!

钚239也可以裂变,为什么不把它当作核燃料呢?

正如我们在上面了解到的,钚在自然界中并不大量存在。如果需要的话,还得通过重水反应堆来生产,所以成本直接是天文数字。一般只用氧化钚制造核电池(如旅行用氧化钚(plutonium-238)用于一号和二号),其他用途是制造原子弹。高端大气上档次的两个地方还不够,还用来发电?太奢侈了。

钚元素

铀235:2.10

Plutonium-239:2.45

Uranium-233:2.31

因为钚的效率最高,而且钚可以生产更多的钚,所以被称为快中子增值堆。如果推广开来,到钚239的量难以消化的时候,肯定会作为普通核电站的核燃料。然而,就目前而言,很少有国家能够奢侈地使用钚239作为核燃料。此外,核燃料的选择还与原子核的裂变势垒有关。比如U-235比较低,U-236稍高,U-238比较高。对于其他放射性物质,也可以参考自然界是否存在裂变势垒。其实之前的状态只剩下铀了!

快中子增值反应堆

除了核裂变还有核聚变

其实核能除了裂变还有聚变。与裂变相反,聚变是将轻元素融合成重元素,这和选择性裂变有些不同,同样,我们也是选择那些容易聚变,自然含量巨大的,但是我们不能死。我们发现的两种最容易聚变的氘和氚聚变,海水中的氘含量在0.02%左右,虽然比较贵,大约几千元一公斤(和聚变的高能量比起来,简直就是白菜).

元素的比结合能

不过氚比较贵,据说每公斤要几千万美元,但是可以通过裂变反应堆用过量的中子轰击锂六来生产,或者在聚变反应堆中,氚也是通过同样的机制产生的,也就是说理论上可以自给自足,这让大家松了一口气。这么贵的氚被烧成这样,岂不是很可惜?

聚变反应堆

不过,与裂变反应堆不同的是,大家使用核能已经快半个世纪了,但谁知道聚变能什么时候才有。1910年代至今已有40年。2030年有可能吗?我希望,我希望在石油和天然气用完之前,聚变反应堆的动力能用上。否则,人类文明将何去何从?

THE END
0.在研发核武器和反应堆的过程中发生的临界事故有多危险?自从1945年以来,至少发生过60起临界事故,导致了至少21起死亡,其中美国8人,前苏联10人,日本2人,阿根廷1人,南斯拉夫1人。其中9起事故的原因是操作失误,其他的属于实验反应堆事故。 在研发核武器和反应堆的过程中都发生过临界事故。 1945年6月4日,洛斯阿拉莫斯国家实验室的科学家约翰·比斯莱(John Bistline)正在进jvzquC41okr/uxmw0eun1j46;;?55?93a6644=;
1.全新视界探索无限反应发电机:可以利用通用反应粉和核燃料反应进行发电,左侧添加核燃料,每个铀或者钍增加2%的燃料,每个氧化铀或者氧化钍增加3%的燃料。右侧添加通用反应粉,每个反应粉可以添加10%。每消耗1%的燃料和反应粉可以持续反应25秒产能10万RF(200RF/t) 耗材几乎相当于一个小型反应堆,但是效率非常低下,不推荐使用。 jvzquC41oe428<3eqo5n1x|s1mtls4423?159:14;785h=238<10qyon
2.铀,其他图文简介铀独特的核子特性有很大的实用价值。铀-235是唯一自发裂变的同位素。铀-238在快速中子撞击下能够裂变,属于增殖性材料,即能在核反应堆中经核嬗变成为可裂变的 铀相关文献 段蕴铀 段蕴铀,教授,主任医师,军事医学科学院博士生导师,第二军医大学博士生导师,从事呼吸系统疾病研究和临床近30年,享受国务院政府特殊津贴。jvzquC41yy}/|~uw0et0erykcq5589890jznn
3.重水是什么水重水可以用来干什么→MAIGOO知识轻水亦可以作减速剂,但因为轻水会吸收中子,因此轻水式反应堆必须使用浓缩铀,而不能使用普通铀,否则将不能达到临界质量。重水反应堆不单可以使用普通铀,而且会把铀-238转化成为可制作核弹的钚。印度、巴基斯坦、以色列、北朝鲜都是以这样方法制造核燃料。为了防止核子武器扩散,重水的生产和出售在很多国家都受到限制。jvzquC41o0sbkptq0eun1ptqoco04==4:64ivvq
4.观天象|化学老师都要撕卷子!英国声称向乌提供贫铀弹与核武器完全英国国防部坚称,贫铀弹的辐射风险很低,并声称“贫铀是一种标准成分,与核武器完全无关”,气得化学老师都要撕卷子。据美国“全球安全”网站介绍,在天然铀中,可用于制造核武器与核反应堆的是含量极低的铀235。在铀235被提取后,剩下的铀材料就被称为“贫铀”。 jvzq<84pgyy/jww0ep5elw4ctvodnn4313<4:@;;58678B697:6:
5.天然裂变反应堆——奥克洛现象“典克洛”反应堆的发现 铀矿的主要成分是铀 - 238(其半衰期为45.1亿年)和铀 - 235(其半衰期较短,为7.1亿年),因此铀 - 235的丰度随着年代的倒转而增大(见表中所列数据)。 对大多数原子能发电站的反应堆来说,可将普通的水作为中子减速剂,铀-235的比例得以自动增大,大约在18亿年之前,天然铀的同位素成分是jvzquC41yqxmf|hkgpif0ls1e17:;9226/861?88976/uqyon