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轻水反应堆\钚也是制造核武器的材料,为什么各种核反应堆不用钚?

时间:2021-06-23 12:57 编辑:admin

谢谢邀请轻水反应堆!兔哥回答:凡是涉及核能的东西都很复杂,我们没搞过也就只能是道听途说了。其实理论上任何物质都可以作为燃料,只不过是效率问题,还有就是性价比。不论是核武器还是各种反应堆,既要高效率还要用的起,同时还要有安全性,否则你要建一个核反应堆电站,结果搞成了一个大核弹就麻烦了。钚239和铀235是制造核武器的主要原理,而这两种物质同时又都是核燃料,不过目前来说,核反应堆的核燃料基本上都是非武器级的铀235。钚的效率比铀还高,为什么不用钚做为核燃料呢?下面说说这个问题。

轻水反应堆\钚也是制造核武器的材料,为什么各种核反应堆不用钚?

轻水反应堆\钚也是制造核武器的材料,为什么各种核反应堆不用钚?

轻水反应堆\钚也是制造核武器的材料,为什么各种核反应堆不用钚?

轻水反应堆\钚也是制造核武器的材料,为什么各种核反应堆不用钚?

钚239和铀235是制造原子弹的重要原料,钚比铀更加活泼,脾气不好,但凡脾气不好的都有点本事,钚只所以脾气不好,是人家本事大,钚比铀效率高,能量大,例如,制造原子弹,常温常压下,基础理论铀235的起爆底线为48.8公斤,而钚只有16.6公斤,经过技术革新两种核装药会减少,但也是按相同倍率递减,所以,钚显然是效率更好。下面说说这两种物质都是怎么来的。铀是自然界中存在的,铀是一个小集团似的存在,天然的铀235含量很低,铀235在天然铀中的含量为0.711%,制造核武器的铀235需要提纯到90%以上才能用,而核能反应堆中的铀235含量很低通常在5%以下。因此,铀容易获得,而且技术难度低,可控性好,自然界中本身就有,原料容易获得。在说说钚,钚是铀的“儿子”,铀235有92个质子和143个中子,元素周期表排名第92位,再增加3个中子就变成了铀238,不过质子数并没有改变,所以铀235和铀238都是铀同位素。铀238在反应堆中被快中子轰击就能产生钚-239,钚239有94个质子,所以就脱离出了铀同位素,进了两位,所以,钚是有铀238产生的。

为什么核反应堆使用铀235而少使用钚?先说说核反应堆燃料的要求:首先要有方便获得的原料来源。第二,半衰期要足够长,否则搞出来了,还没用半衰期就过半了,没法用。第三,生产成本要低,核燃料要走商业化价格因素很重要,再好的东西用不起等于白搭。第四,必须要安全,毒性、辐射、可控性必须要符合要求,而且听话,不能耍脾气。从上面要求来说,铀都符合,首先第一头,铀是天然矿藏,不论是陆地还是海洋,都有丰富的铀储量,容易获得。在看看钚,天然没有,必须要先有铀后有钚,等于是增加了一提取环节,这是关键因素。第二条,钚的半衰期相对铀要短,举例,铀原子弹能储存50年,钚也就7~8年左右。第三,虽然钚是核反应堆中的副产品,它也是需要消耗铀235来获得,平均烧掉一个铀-235原子,得到0.8个钚-239原子,而且轻水反应堆中的钚基本上是无法使用的,除非是重水堆。但是,国际上对于重水堆盯的非常紧。

还有一个就是安全,钚要比铀活泼,而且毒性大,使用和处理核废料都很困难,关键是提取看似简单,其实难度非常大。钚是所有放射性元素中最复杂的一个,有一堆的同位素,就像铀238和铀235一样,钚在反应堆中基本都是以钚240和钚239存在,钚240发电可以,钚239造核武器。要分离钚240和钚239比分离铀238和235难度大的多。虽然钚能够从铀中提炼,但钚毕竟是消耗铀来产生的,数量永远不会超过铀,反应堆中的钚240基本就消耗了,而获得的钚如此珍贵谁舍得去发电啊!说清楚一点,免得误解,不是有了核反应堆,核电站就能获得钚,轻水堆很难提取钚,重水堆的武器级提取也不容易,需要长期积累,这也给钚的商业化带来了困难。还有,核反应堆电站也是一个商品,核原料也是一种生意,但都是有丰度限制的。钚不论是丰度多少,毕竟是提取出来的,不是天然的,如果交易就会说不清道不明,所以,谁都不会往自己头上扣屎盆子,这也是制约钚的使用的原因。

以上是兔哥个人观点,欢迎关注兔哥,欢迎探讨评论!图片来源网络。

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