
核电站控制室中的工作人员能够
监视核反应堆并在发生故障时采取行动。
铀-235并不是核电站中唯一可用的燃料。核电站的另一种燃料是钚-239。钚-239 可以使用中子轰击铀-238得到——这就是核反应堆中时时刻刻发生着的事。
亚临界、临界和超临界状态
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。
可能出现的问题
核能发电有一个重要的优点——非常清洁。与火电站相比,核电站从环保角度来讲简直就是做到了极致。火电站向大气中释放的放射性物质比核电站还多,同时它还向大气中释放大量的碳、硫和其他元素(有关详细信息,请参见此页)。
非常不幸的是,核电站的运行也存在一些严重的问题:
铀的开采和提纯并不是非常清洁的过程。
非正常运行的核电站能够带来大问题。切尔诺贝利灾难是最近的一个例子。切尔诺贝利核电站的设计不良并且运作不当,这场灾难展示了核电站可能发生的最糟糕的情况。切尔诺贝利核电站向大气中泄漏了成吨的放射性尘埃。
核电站的乏燃料在几百年内都是有毒的,并且到目前为止,世界上没有能安全、永久地存储它们的设施。
运输核燃料往返于核电站带来了一些风险,不过迄今为止,美国并没有发生过这种事故。
很大程度上,以上这些问题使得在美国建设新核电站的尝试偏离了正常轨道。因为社会似乎普遍认为建设核电站风险超过了回报。
来源:BJX