基本介紹
- 中文名：增殖性材料
- 外文名：Fertile material
- 領域：核物理
簡介,核裂變,中子俘獲,
簡介
在核反應堆中，通過俘獲一個中子就可以轉化為裂變材料的人工合成同位素包括：
- 鈽-238，可以轉化為鈽-239
- 鈽-240，可以轉化為鈽-241
有一些超鈾元素需要俘獲超過一個中子才能轉變成半衰期較長的可裂變物質，這樣這些物質才有可能在衰變前通過捕獲一個中子發生裂變
- 鈽-242-鎇-243-鋦-244-鋦-245
由於在最終轉變為可裂變物質前，每個反應都需要3個到4個熱中子，而一個熱中子引發的裂變僅僅釋放出2到3箇中子，這些核素反應會減少自由中子的數量。在快速反應堆中，可能需要較少的中子就可以變成裂變材料，而在他們裂變時會產生更多的中子。
增殖反應堆是指反應堆中只需要少量甚至不需要中子減速劑，因此他們需要套用快中子。增值反應堆可以用於製造比他們消耗得更多的裂變材料。這是，需要將增殖材料放置在反應堆核心的周圍，或者放置在特殊的燃料棒中。由於鈽-238、鈽-240和鈽-242都是增殖材料，而這些材料在熱反應堆中無法有效利用，將這些材料與其他不可裂變同位素聚集起來將比在熱反應堆中更容易。
核裂變
核裂變（德語：Kernspaltung；英語：nuclear fission），在港台稱作核分裂，是指由較重的（原子序數較大的）原子，主要是指鈾或鈽，裂變成較輕的（原子序數較小的）原子的一種核反應或放射性衰變形式。核裂變是由莉澤·邁特納、奧托·哈恩及奧托·羅伯特·弗里施等科學家在1938年發現。核子彈以及核電站的能量來源都是核裂變。早期核子彈套用鈽-239為原料製成。而鈾-235裂變在核電站最常見。
重核原子經中子撞擊後，裂變成為兩個較輕的原子，同時釋放出數個中子，並且以伽馬射線的方式釋放光子。釋放出的中子再去撞擊其它的重核原子，從而形成鏈式反應而自發裂變。原子核裂變時除放出中子還會放出熱，核電站用以發電的能量即來源於此。因此核裂變產物的結合能需大於反應物的的結合能。
由於每次核裂變釋放出的中子數量大於一個，因此若對鏈式反應不加以控制，同時發生的核裂變數目將在極短時間內以幾何級數形式增長。若聚集在一起的重核原子足夠多，將會瞬間釋放大量的能量。核子彈便套用了核裂變的這種特性。製成核子彈所使用的重核含量，需要在90%以上。
核能發電套用中所使用的核燃料，鈾-235的含量通常很低，大約在3%到5%，因此不會產生核爆。但核電站仍需要對反應堆中的中子數量加以控制，以防止功率過高造成堆芯熔毀的事故。通常會在反應堆的慢化劑中添加硼，並使用控制棒吸收燃料棒中的中子以控制核裂變速度。從鎘以後的所有元素都能裂變。
核裂變時，大部分的裂變中子均是一裂變就立即釋出，稱為瞬發中子，少部分則在之後（一至數十秒）才釋出，稱為延遲中子。
