核能,是未来人类获取能源的重要方式,核裂变已经被应用到各个核电站,可控核聚变也在不断研发推进,目前的核聚变反应已经可以持续20秒左右。
已经开始为人类提供电力的核电站,其核心就是核反应堆,核反应堆的主要作用,就是提供安全、稳定的核裂变场所,在核反应堆中布置核燃料,帮助核电站持续进行链式核裂变——中子撞击铀原子时,会让铀原子产生分裂,释放出能量,同时也会产生多个中子,这些中子会撞击到其他铀原子,进而产生链式反应。
核反应堆,往往使用浓缩铀作为核燃料,同时配备控制棒,用于减缓核裂变反应,从而让核裂变速度进入到较为稳定的状态。
核反应堆会带来核污染吗?
核反应堆的燃料,具有较高的放射性,因此在核电站建立之初,很多人对放射性污染感到担忧。
但是核电站在建造的时候,会布置安全壳的防护措施,核电站周围的放射水平,和天然放射水平基本没有区别,经过实验检验的核电站安全性,也逐渐得到大众的认可。
但是核电站虽然在正常运行时,不会产生明显的放射性增加,但是核电站如果出现问题,就有可能产生核泄漏等严重事故。
在历史上,核反应堆出现严重事故的案例并不少,切尔诺贝利、日本福岛核电站,都对自然生态造成了严重的破坏。
核反应堆的燃料铀235,虽然半衰期比较短,可以快速衰变成铀239,再衰变成钚239,但是这些元素都带有很强的放射性,随着元素的衰变,放射性虽然会逐渐降低,但是半衰期也会逐渐变成。
因此核反应堆如果出现了核泄漏,可能会让周围在数百年甚至数千年的时间里,成为生命禁区。
核反应堆,也包括核聚变反应堆:
由于目前人类的核电站,都使用核裂变反应堆,因此核反应堆基本都表示核裂变反应堆。
但核反应堆,也包括核聚变反应堆,以及裂变聚变混合反应堆,由于人类尚未掌握可控核聚变,因此核聚变反应堆以及裂变聚变混合反应堆都没有实际的应用。
相比核裂变,核聚变是更加安全,也更加清洁的能源技术,很多国家和组织,也都在研发自己的核聚变反应堆,希望可以彻底改变人类的能量来源。
核聚变反应堆与核裂变反应堆完全相反,核聚变并非是将原子分裂,而是将质量较小的原子,聚变成质量更大的原子,进而释放出能量。
因此核聚变的燃料,就是较轻的原子,比如氘和氚,核聚变也就是太阳的能量来源,太阳内部不断发生着氢氦核聚变,释放出巨大的光和热,随着氢元素的消耗,太阳还会产生氦碳核聚变、碳氧核聚变,那时候的太阳将开始膨胀,吞噬沿途的星球,地球也难以幸免。
对于人类来说,只需要实现可控的氢氦核聚变,就足够我们摆脱化石燃料,进入到清洁能源时代。
总结:
核反应堆,包括核裂变反应堆、核聚变反应堆、裂变聚变混合反应堆。但是目前的核电站,都是使用核裂变反应堆。
核裂变反应堆,需要依靠放射性较强的元素作为燃料,因此存在核污染的风险,但是核反应堆,目前都有紧急停止系统、应急冷却系统、安全壳等措施,除非出现重大事故,一般不会出现严重的核泄漏事件。
相比核裂变,核聚变反应堆更加清洁、安全,但是人类想要实现可控核聚变,还有很长一段路要走。
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