反應堆可控狀態

指反應堆的裂變鏈式反應處於可控狀態。只有控制發生裂變的中子數，才能達到控制裂變反應速度的目的，該方法稱為可控鏈式裂變反應。

基本介紹

• 中文名：反應堆可控狀態
• 外文名：Reactorcontrol

可控反應堆

裂變反應堆（fission reactor）是一種實現可控核裂變鏈式反應的裝置。核能工業中最重要的裝置之一，通常簡稱為反應堆。

工作原理

基於自持的裂變反應（即裂變鏈式反應）。如1個235U核吸收1箇中子後發生裂變，又放出2—3箇中子，除去消耗，至少還有一個中子能引起另一個235U核發生裂變，使裂變自持地進行下去。核裂變鏈式反應的進行過程基本上是一個以中子為媒介的，裂變核素部分質量轉化為能量的過程。在反應堆內產生核鏈式反應的物質稱為核燃料，又稱裂變材料。只有能大量獲得，且易吸收熱中子並引起裂變的核素才能作為核燃料。這種核素有235U、233U和239Pu三種。只有235U存在於天然鈾中，而233U和239Pu都要靠反應堆生產。

利用反應堆產生核能需要解決：①為核裂變鏈式反應提供必要的條件，使鏈式反應能持續進行，並能利用反應中產生的能量。②能控制鏈式反應，使其按所需方式進行。③避免核裂變鏈式反應產生的中子或放射性物質危害工作人員和附近居民的健康。

在反應堆內中子只有三種歸宿：引起裂變、被吸收或逸出堆外。要實現核鏈式反應，就必須設法減少後兩種損失。235U結合能小，俘獲中子後形成的複合核，任何能量的中子都可使它裂變，且對熱中子有很大的裂變截面；而238U結合能較大，只有能量超過1兆電子伏特的高能中子才能使它裂變，而且裂變截面不大。高能中子同238U核的主要作用是非彈性散射，大部分裂變中子都通過非彈性散射降低能量，再在多次碰撞中被238U核吸收，不能實現核鏈式反應。天然鈾的主要成分是238U，而235U僅占0.71%，要利用天然鈾實現核鏈式反應有兩種途徑：①用分離同位素的方法增加天然鈾中235U的濃度，稱濃縮鈾或濃集鈾。這樣處理後，甚至用比較小的裝置也能實現核鏈式反應；這種反應堆中引起裂變反應的中子能量可以高一些，因此能建成快中子反應堆；②將天然鈾或低濃集鈾製成較細的棒，插在減速劑（通常用吸收中子截面較小的，如水、重水和石墨等輕物質）中，使核裂變放出的高能中子很快減速到熱能區。而235U熱中子裂變截面比238U的熱中子吸收截面要大200倍。這樣就使足夠數量的中子引起235U核裂變，以彌補235U含量較小的弱點。根據這種途徑建立的反應堆稱為熱中子堆。現用於發電、供熱、提供動力和研究的反應堆大都是這類堆。