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核电如何运作

核裂变:反应堆的心脏

尽管“核”一词所传达的所有宇宙能量,但依赖原子能的发电厂并没有与典型的燃煤电厂不同。两者都将水加热到加压蒸汽中,这驱动了涡轮发电机。两种植物之间的关键区别是加热水的方法[来源:mnsu.edu]。

煤炭动力植物燃烧化石燃料,而核动力植物取决于在核裂变,一个原子分成两个并释放能量。核裂变每天自然发生。,例如,不断以非常缓慢的速度进行自发裂变。这就是为什么元素发出辐射的原因,也是为什么它是自然选择的原因诱导裂变核电厂需要[来源:世界 - 核糖]。

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铀是地球上的一个共同元素,自从地球形成以来就已经存在。虽然有几种铀,但铀235(U-235)是核电和生产最重要的一种核弹

U-235被α辐射自然衰减:它从α粒子上扔下α粒子,或两个中子和两个质子结合在一起。这也是可以进行诱发裂变的少数元素之一。将自由中子发射到U-235核中,核会吸收中子,变得不稳定并立即分裂。

上面的动画显示了一个铀235核,中子从顶部接近。一旦细胞核捕获中子,它就会将其分成两个较轻的原子,并扔掉两个或三个新的中子(排出中子的数量取决于U-235原子的分裂方式)。捕获中子和分裂的过程很快发生。

单个U-235原子的衰减释放约200 meV(百万电子伏特)。这似乎并不多,但是有很多铀原子(0.45千克)铀[来源:世界 - 核糖这是给予的

原子的分裂会释放热量和伽马辐射,或由高能光子制成的辐射。裂变后释放产生的两个原子β辐射(Superfast电子)和自己的伽马辐射,也[来源:世界 - 核糖]。

但是,为了正常工作,科学家必须首先丰富铀样本,以使其含有2%至3%的U-235 [来源:世界 - 核糖]。核电站的富集足以满足3%,但武器级铀至少由U-235组成。丰富铀的过程是通过离心机从铀产生气体后。离心机的力将U-235原子与U-238原子分开。首先,U-235原子的浓度仅略有增加,因此在离心机中必须重复几次过程以增加富集。制作武器级铀非常困难和昂贵,这是很少有国家拥有核武器的原因之一。但是这些障碍并非无法克服[来源:Zielinski]。

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