人在雨隐，体内竟然有座原子炉
原子炉的基本设定（旧版）

核反应堆。

又称为原子能反应堆或反应堆，是能维持可控自持链式核裂变反应，以实现核能利用的装置。

核反应堆通过合理布置核燃料，使得在无需补加中子源的条件下能在其中发生自持链式核裂变过程。

严格来说，反应堆这一术语应覆盖裂变堆、聚变堆、裂变聚变混合堆，但一般情况下仅指裂变堆。

核反应堆是核电站的心脏，它的工作原理是这样的：

原子由原子核与核外电子组成。

原子核由质子与中子组成。

当铀235的原子核受到外来中子轰击时，一个原子核会吸收一个中子分裂成两个质量较小的原子核，同时放出2-3个中子。

这裂变产生的中子又去轰击另外的铀235原子核，引起新的裂变。

如此持续进行就是裂变的链式反应。链式反应产生大量热能。

用循环水(或其他物质)带走热量才能避免反应堆因过热烧毁。

导出的热量可以使水变成水蒸气，推动汽轮机发电。由此可知，核反应堆最基本的组成是裂变原子核+载热体。

但是只有这两项是不能工作的。因为，高速中子会大量飞散，这就需要使中子慢化增加与原子核碰撞的机会；

核反应堆要依人的意愿决定工作状态，这就要有控制设施；铀及裂变产物都有强放射性，会对人造成伤害，因此必须有可靠的防护措施；

核反应堆发生事故时，要防止各种事故工况下辐射泄漏，所以反应堆还需要各种安全系统。综上所述，核反应堆的合理结构应该是：核燃料+慢化剂+载热体+控制设施+防护装置+安全设施。

还需要说明的是，铀矿石不能直接做核燃料。铀矿石要经过精选、碾碎、酸浸、浓缩等程序，制成有一定铀含量、一定几何形状的铀棒或者球状燃料才能参与反应堆工作。

临界状态

铀-235原子分裂时会(根据分裂方式的不同)释放出两个或三个中子。如果附近没有铀-235原子，那么这些中子将会以中子射线的方式飞走。如果铀-235原子是一块铀的一部分那么附近就有其他铀原子于是将会发生下面三种情况：

·如果，平均起来，每次裂变正好有一个自由中子击中另一个铀-235原子核并使它发生裂变，那么这块铀的质量就被认为是临界的。其质量将维持一个稳定的温度。核反应堆必须被维持在临界状态。

·如果，平均起来，击中另一个铀-235原子的自由中子少于一个，那么这块质量就是亚临界的。最终，物质的诱发裂变会终止。

·如果，平均起来，有超过一个自由中子击中了另一个铀-235原子，那么这块铀的质量就是超临界的。铀会热起来。

对于核弹，其设计者要求铀的质量远远超过超临界质量，这样燃料块中的所有铀-235能够在极短的时间内全部发生裂变。

在核反应堆中，反应堆堆芯需要稍微超临界，这样工作人员就能控制反应堆的温度。

工作人员通过操作控制棒来吸收自由中子，以使反应堆维持在临界水平。

燃料中铀-235的含量(浓缩水平)和燃料块的形状决定了铀的临界状况。可以想象，如果燃料是细薄的片状，那么多数自由中子将会飞出去而不是撞击其他的铀-235原子。

球形是最佳的形状。以球形聚集在一起以实现临界反应的铀-235的量大约为0.9公斤。这个量因此被称为临界质量。钚-239的临界质量大约是283克。

原理

核反应

核反应

在核反应中，用于轰击原子核的粒子称为入射粒子或轰击粒子，被轰击的原子核称为靶核，核反应发射的粒子称为出射粒子，反应生成的原子核称为剩余核或产物核。入射粒子a轰击靶核a，发射出射粒子b并生成剩余核b的核反应可用以下方程式表示:

a+a→b+b或简写为:a(a,b)b

若a、b为同种粒子，则为散射，并根据剩余核处于基态还是激发态而分为弹性散射和非弹性散射，用a(a,a)a和a(a,a)a*表示，给定的入射粒子和靶核能发生的核反应往往不止一种。

每一种核反应称为一个反应道。

反应道由入射道和出射道构成。

入射粒子和靶核组成入射道，出射粒子和剩余核组成出射道。

同一入射道可以有若干出射道，同一出射道也可以有若干入射道。

发生某种核反应的几率用核反应截面来表征。

只有满足质量数、电荷、能量、动量、角动量和宇称等守恒条件，核反应才能发生，相应的反应道称为开放的，或简称开道，反之为闭道。

核反应过程总是伴随着能量的吸收或释放，前者称为吸能反应，反者称为放能反应。反应能常用q表示，等于反应后与反应前体系动能之差，可标明在核反应方程式中，例如:

h+h→he+n+qq=17.6mev

对于吸能反应，仅当入射粒子的动能高于阈能(eth)时才能引起核反应。

核反应按其本质来说是质的变化，但它和一般化学反应有所不同。

化学反应只是原子或离子的重新排列组合，而原子核不变。

因此，在化学反应里，一种原子不能变成另一种原子。

核反应乃是原子核间质点的转移，致使一种原子转化为它种原子，原子发生了质变。

核反应的能量效应要比化学反应的大得多。

核反应能常以兆电子伏计量，而化学反应能一般只有几个电子伏。

例如:核反应不是通过一般化学方法所能实现的，而是用到很多近代物理学的实验技术和理论。

首先要用人工方法产生高能量的核炮弹，如氦原子核、氢原子核、氘原子核等，利用这些炮弹猛烈撞击别的原子核，从而引起核反应。

各种各样的加速器，都是为了人工产生带电的高能粒子用做核炮弹来进行核反应的。

当1932年人们发现中子后，不但对原子核的结构有了正确的认识，而且发现中子是一种新型的核炮弹。由于中子不带电荷，它和原子核之间不存在电排斥力，因而用它来产生核反应时，比用带电的其他高能粒子效果好得多。

一些工厂有核反应堆。

核反应通常分为四类:衰变、粒子轰击、裂变和聚变。前者为自发发生的核转变，而后三种为人工核反应(即用人工方法进行的非自发核反应)。

值得一提的是，核反应的衰变，裂变，以及聚变是高中物理对于原子物理的初步学习。核反应逐渐的平民化，已经成为了学生学习的基本知识之一。

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