基本介紹
- 中文名：奧托·哈恩核反應堆
- 外文名：Otto Hahn Nuclear Reactor
- 所屬學科：原子核物理
- 發明人：奧托·哈恩
反應堆歷史簡介,奧托·哈恩核反應堆原理,套用領域,
反應堆歷史簡介
早在1929年，科克羅夫特就利用質子成功地實現了原子核的變換。但是，用質子引起核反應需要消耗非常多的能量，使質子與目標的原子核碰撞命中的機會也非常之少。
1938年，德國人奧托·哈恩和休特洛斯二人成功使中子和鈾原子發生了碰撞。這個實驗有著重大的意義，它不僅使鈾原子簡單發生分裂，而且裂變後總質量減少，同時放出能量，更為重要的是鈾原子裂變時，除裂變碎片之外還射出2到3箇中子，這箇中子可引起下一個鈾原子裂變，發生連鎖反應。
1939年1月，用中子引起鈾原子核裂變的訊息傳到費米的耳朵里，當時他已逃亡到美國哥倫比亞大學，費米不愧是個天才科學家，他一聽到這個訊息，馬上就直觀地構想了原子反應堆的可能性，開始為它的實現而努力。費米組織了一支研究隊伍，對建立原子反應堆問題進行徹底的研究。費米與助手們一起，經常通宵不眠地進行理論計算，思考反應堆的形狀設計，有時還要親自去解決石墨材料的採購問題。
1942年12月2日曼哈頓計畫期間，費米的研究組人員全體集合在美國芝加哥大學Stagger Field 的一個巨大石墨型反應堆前面。這時由費米發出信號，緊接著從那座埋沒在石墨之間的7噸鈾燃料構成的巨大反應堆里，控制棒緩慢地被拔了出來，隨著計數器發出了咔嚓咔嚓的響聲，到控制棒上升到一定程度，計數器的聲音響成了一片，這說明連鎖反應開始了。這是人類第一次釋放並控制了原子能的時刻，這個反應堆被命名為“芝加哥一號堆"。
1954年前蘇聯建成世界上第一座原子能發電站利用濃縮鈾作燃料，採用石墨水冷堆，電輸出功率為5000千瓦。1956年，英國也建成了原子能電站。原子能電站的發展並非一帆風順，不少人對核電站的放射性污染問題感到憂慮和恐懼，因此出現了反核電運動。其實，在嚴格的科學管理之下，原子能是安全的能源。原子能發電站周圍的放射性水平，同天然本底的放射性水平實際並沒有多大差別。
1979年3月，美國三里島原子能發電站由於操作錯誤和設備失靈，造成了原子能開發史上空前未有的嚴重事故。然而，由於反應堆的停堆系統、應急冷卻系統和安全殼等安全措施發揮了作用，結果放射性外逸量微乎其微，人和環境沒有受到什麼影響，充分說明現代科技的發展已能保證原子能的安全利用。
奧托·哈恩核反應堆原理
核反應堆是核電站的心臟 ，它的工作原理是這樣的：
反應堆原理
原子由原子核與核外電子組成。原子核由質子與中子組成。當鈾235的原子核受到外來中子轟擊時，一個原子核會吸收一個中子分裂成兩個質量較小的原子核，同時放出2—3箇中子。這裂變產生的中子又去轟擊另外的鈾235原子核，引起新的裂變。如此持續進行就是裂變的鏈式反應。鏈式反應產生大量熱能。用循環水（或其他物質）帶走熱量才能避免反應堆因過熱燒毀。導出的熱量可以使水變成水蒸氣，推動汽輪機發電。由此可知，核反應堆最基本的組成是裂變原子核+載熱體。但是只有這兩項是不能工作的。因為，高速中子會大量飛散，這就需要使中子慢化增加與原子核碰撞的機會；核反應堆要依人的意願決定工作狀態，這就要有控制設施；鈾及裂變產物都有強放射性，會對人造成傷害，因此必須有可靠的防護措施；核反應堆發生事故時，要防止各種事故工況下輻射泄漏，所以反應堆還需要各種安全系統。綜上所述，核反應堆的合理結構應該是：核燃料+慢化劑+載熱體+控制設施+防護裝置+安全設施。
還需要說明的是，鈾礦石不能直接做核燃料。鈾礦石要經過精選、碾碎、酸浸、濃縮等程式，製成有一定鈾含量、一定幾何形狀的鈾棒或者球狀燃料才能參與反應堆工作。
套用領域
核能供熱是廿世紀八十年代才發展起來的一項新技術，這是一種經濟、安全、清潔的熱源，因而在世界上受到廣泛重視。在能源結構上，用於低溫（如供暖等）的熱源，占總熱耗量的一半左右，這部分熱多由直接燃煤取得，因而給環境造成嚴重污染。在我國能源結構中，近70%的能量是以熱能形式消耗的，而其中約60%是120℃以下的低溫熱能，所以發展核反應堆低溫供熱，對緩解供應和運輸緊張、淨化環境、減少污染等方面都有十分重要的意義。核供熱是一種前途遠大的核能利用方式。核供熱不僅可用於居民冬季採暖，也可用於工業供熱。特別是高溫氣冷堆可以提供高溫熱源，能用於煤的氣化、煉鐵等耗熱巨大的行業。核能既然可以用來供熱、也一定可以用來製冷。
