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核能科普知識
為什么要濃縮天然鈾?
時間:2016年06月23日 來源:國家能源局 點擊量: 分享:

鈾在天然含鈾礦中主要有三種同位素,其中主要是鈾-238,占99.27%(原子百分比,下同)。但真正易于發(fā)生核裂變的是鈾-235,在自然界中,鈾-235在天然鈾中的總含量僅占0.7%。還有鈾-234,含量更少只占0.0057%。

入射的中子轟擊天然鈾中的鈾-235后產(chǎn)生的中子被周圍的物質(zhì)吸收或泄漏后,系統(tǒng)中被U-238吸收的可能性極小,且不會釋放出新的中子。因為U-235含量少,而U-235裂變中子又擊中U-235產(chǎn)生裂變的概率就非常小,因此不能引起新一代裂變,鏈?zhǔn)椒磻?yīng)就無法維持。因此,天然鈾直接用來做核燃料鈾-235濃度太低,所以人們要將天然鈾中的鈾-235進行濃縮,以達到核能利用的標(biāo)準(zhǔn)。

  • 輕水堆核電站所需要的鈾-235豐度大約在3%~5%,核武器所需要的鈾-235豐度要達到90%以上。豐度這個概念是指某一同位素在這個元素的比例。鈾-235的豐度為3%就是指每100個鈾原子核中有3個原子核是鈾-235。按照鈾濃度的不同,國際原子能機構(gòu)將鈾分為微濃縮(0.9%~2%)、低濃縮鈾(2%~20%)和高濃縮鈾(20%以上)。在高濃縮鈾中,鈾-235豐度超過85%的被稱為武器級濃縮鈾,可以直接用于制造核武器。    

  • 重水堆是可以直接用天然鈾作為燃料的。重水像輕水一樣能將快中子慢化成能以高概率與鈾-235發(fā)生裂變的熱中子,并且慢化效果更好,同時對中子的吸收比輕水少很多,所以中子的“經(jīng)濟性”更好,有比輕水堆更多的中子與鈾-235發(fā)生裂變,從而可以使用低濃度鈾-235的天然鈾作為燃料。

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