科学|55年！中国最久核反应堆改造为供暖堆，有没有放射性泄漏风险？
2020年3月11日 ， 生态环境部公开了一个大项目：“关于批准中国原子能科学研究院49-2游泳池式反应堆堆顶改造的通知” ， 国家核安全局批准了这一改造项目 ， 游泳池式改造？反应堆堆顶改造？难道要将核反应堆改造成游泳池？
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其实完全不是 ， 这是一个将池式反应堆低温供热的改造工程 ， 也就是“核能供暖” ， 对于核辐射大家都怕 ， 所以很多朋友可能一时还没法将核能和供暖联系起来 ， 这靠谱吗？要回答这个问题 ， 必须先来了解下核反应堆原理 。
核反应堆到底是什么原理？一克铀真的等于一吨煤？
全世界第一个核反应堆是1942年建立的“芝加哥一号堆” ， 它的存在是为了验证可控铀裂变反应 ， 是制造原子弹的曼哈顿计划一部分 ， 当然它无法发电也无法供热 ， 真正的民用核反应堆要到1954年苏联建成世界上第一座纯民用的奥布宁斯克原子能发电站 ， 装机容量为5 MW！
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核反应堆是什么原理？
一般的核反应堆都是指裂变堆 ， 如果抛去技术实现不管的话 ， 裂变的原理其实挺简单 ， 核裂变原理最早是德国物理学家哈恩和施特拉斯曼在1938年发现 ， 他们在寄给《自然》的论文中描述 ， 用中子撞击铀 ， 发现了钡元素 ， 发现了重核裂变的过程！因此哈恩获得了1944年的诺贝尔化学奖！
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U-235裂变过程
一个中子撞击铀-235 ， 除了会裂变成钡-141和氪-92外 ， 还会损失一些质量 ， 大约是0.0946% ， 这些亏损的质量可以用E=MC2来将其能量计算出来！还有一个关键是每次这样裂变会产生2-3个多余的中子 ， 因此这些中子又会让其它的铀原子裂变 ， 形成一个链式反应！
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这里有两个问题 ， 一个是原子内部原子核太小 ， 中子必须撞到原子核才能反应 ， 所以足够大的铀块是关键 ， 这个足够大的铀块就可以计算出一个临界质量 ， 这就是原子弹的装药量必须要大于多千克的原因！这个属于军事用途 ， 本文就不多说了！
【科学|55年！中国最久核反应堆改造为供暖堆，有没有放射性泄漏风险？】
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另一个则是裂变产生的中子是快中子 ， 因此必须要用含氢的物质将其减速 ， 毫无疑问含氢最多的就是水 ， 但科学家发现氘的效果更好 ， 因此用水来做减速剂的就是轻水反应堆 ， 用氘的自然就是重水反应堆啦！
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当然还有一个问题是避免失控的链式反应 ， 因此还有中子吸收棒 ， 叫做核反应堆的控制棒用来吸收中子控制反应速度 。
如何将热量传递出来？
这就有两种架构了 ， 一种是沸水堆 ， 轻水反应堆可以是沸水堆 ， 也可以是压水堆 ， 沸水堆很容易理解 ， 直接加热水 ， 形成蒸汽推动蒸汽轮机 ， 好处是简单 ， 缺点一次二次放射性不隔离 ， 压水堆则是利用高压的中子减速剂水将热量传递出来烧水 ， 好处当然是隔离啦！
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另一种重水堆就必须是压水堆了 ， 好处是铀燃料浓度可以极低（轻水反应堆需要很高浓度铀燃料） ， 因为重水减速中子效率高嘛 ， 还有一个原因是重水反应堆可以提取钚 ， 会导致核扩散 ， 因此重水堆的运行是被严格监视的！
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