苏联第一颗原子弹为什么用钚-239做燃料?
作者:哪吒游戏网 来源:哪吒游戏网 2020-07-20 15:46:30
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先说说钚239的性质。
钚239半衰期大约2.4万年,而地球的寿命超过40亿年,恩,即使地球形成初期的钚是纯钚239,经历了超过十万次半衰之后。。。。。。大家都听过棋盘上放谷粒的故事吧。
所以,自然界的钚239是------痕量,就这痕量还是微量的天然外源快中子轰铀238给轰出来的啊摔!
但是,我们人类有一个好------反应堆,反应堆里,铀235链式裂变反应产生的跑得比谁都快的快中子可以把铀238轰杀至渣,啊不,是轰成钚239(当然是先生成镎239前体,再发生衰变生成钚239啦),钚239和铀235都是链式裂变反应的核材料,造起原子弹来棒棒哒!
所以生产钚就自然需要反应堆,而第一锅必然要用铀235启动。
苏联是怎么得到铀235的呢?
据说在二战结束后,从德国抢了100吨浓缩铀。。。。。。
同时,苏联自己也不缺铀矿,生产钚的反应堆用的铀235也不用高度浓缩,离心法或者扩散法生产富集度y.xz%的低浓缩铀235也不难,其实苏联当时用的就是未经浓缩的金属铀。
但是生产富集度90%以上的浓缩铀235,再去造蛋蛋,那就非常困(烧)难(钱)了!所以拿天然铀生产钚,钚又可以和铀轻松地化学分离,生产钚蛋搜一贼!老大哥再也不用担心。。。。。。
现在的轻水堆里,铀235链式反应产生中子后,由水去慢化中子,所以快中子比较少,但还是有一定比例的铀238被快中子轰成了钚239,所以轻水反应堆里实际上是一边消耗核材料,一边生成核材料(虽然赶不上消耗的速度),而钚也在反应堆里裂变,所以反应堆产生的能量有一部分来自于钚裂变,神奇吧。
而苏联当年造钚用的是铀-石墨堆,石墨的慢化效果比轻水要差一些,堆里快中子的比例就高一些,更加适合生产钚钚,大家公认苏联当年偷了美国的原子弹技术情报,苏联直接不搞费钱费时费力的武器级铀的物理浓缩,而是走成了钚这条捷径,可以说是站在巨人的肩膀上,是迫切的政治局势的要求,也离不开苏联优秀的核物理学研究和合格的工业基础(由此观之,反应堆真不是谁都能造的,这里至少涉及核物理,堆芯设计,流体力学,热能工程,反应堆控制,核级仪表、材料和机械几个方面,反观中国,一旦没了苏联援助,也没有苏联当时那种“情报小抄”,材料和机械短板又颇多,政治任务同样紧迫,只好埋头搞铀浓缩,机械短板制约下,还无法上离心机,只能用效率更低的扩散法,不能不说当时是“绝处求生”,不仅是经济资源上,而且是技术上的“勒紧裤腰带也要打狗棍”。)。
另外,关于钚以及反应堆核废料后处理,可以看看日本的情况,日本因为土地狭小,直接长期贮存核废料的天然条件比较差,就倾向于积极处理核废料,他们还能从废料里面提取钚(没烧完哒),做成mox燃料组件再利用。(当然想把钚浓缩一下做蛋蛋也不是不可能哒!板载!)
现在还有快中子增殖反应堆,就是不用慢化剂,直接利用较高浓缩的核材料+铀238反应,浓缩核材料能维持较高中子通量,其中的慢中子维持链式反应,快中子轰铀238产钚,据说核燃料增殖率能够达到50-60倍,你怕不怕?
假如现在全世界的电能全部由核材料铀235干烧获得(不用增殖堆),烧个十年没有问题,再增殖50倍,啧啧,那就是可以烧五百年啊,什么概念啊,同志们钚,那是将近一千年啊!
够啦,够研究出聚变发电或者人类作死的那一天到来啦!
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