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你不知道的核裂变--你该知道的物理
说到核反应，你脑子里会立刻联想到什么，原子弹，广岛，核污染，放射性？还是清洁能源？ 日本的广岛和长崎，美国三里岛，苏联的切尔诺贝利核电站，在这些大规模的核反应中死了很 多人，核泄漏污染了大面积地区，我们无法简单的忘记这些历史。核污染核废料问题也没有得到彻底的解决，但核能又能提供巨大的能量。那我们，你我小市民，怎 样看待核能，是支持，反对，还是其它？
让我们先看一张照片，这是一个核电站。别搞错了，高的小蛮腰的烟囱似的建筑不是核反应 堆，它只是冷却塔，反应堆在后面那个圆顶的建筑里。核反应堆跟原子弹爆炸的物理机制一样，都使用铀235或者钚239作燃料，发生链式反应。每个原子核裂 变放出两个或三个中子，这两三个中子碰撞其他原子核又导致进一步裂变，放出更多的中子，于是一瞬间发生所谓的雪崩反应。原子弹就是这样，雪崩反应在百万分 之一秒内发生，巨大的能量瞬间放出来。而核电站的反应堆，每次核裂变放出的两个或三个中子，只有一个中子能被另外一个核吸收，导致它发生裂变，反应本身能 持续下去而有不至于发生雪崩式的反应。在反应堆里，能量被持续的放出来，把水加热，产生蒸汽，这些蒸汽用来推动叶轮，产生电力。天然气或者煤炭用同样的方 法在电厂里加热水产生蒸汽来发电，一个大型的反应堆可以产生一个大型电厂的发电量，百万千瓦。一个家庭用电一千瓦，它就可以供一百万个家庭正常用电。美国 有用总电量的20%是从她的104个核电厂发出来的。
有些人问了，用蒸汽不是瓦特的办法么，好像没什么高科技阿，对了，真的没有，也许有一天 我们能从核反应里直接发电，但现在看来，蒸汽是最有效的办法。事实上，核潜艇也用蒸汽机。与常规动力（比如烧柴油的）的潜艇的本质区别是，核动力潜艇的能 量浓缩了上百万倍，而且，它燃烧不需要氧气，它发的电一部分用来分解水，从而获得船员的所需的氧气，氢气这时候作为废气被排出。
让我们看一下核电站的内部。首先是反应堆，装在一个厚重的铅瓶里，封装在厚厚的水泥建筑里，原因很简单，一旦有意外发生，这些防备设施能尽量避免核污染泄露到环境中去。水在反应堆里被加热到过热，到蒸汽炉里产生高温高压水蒸气，推动发电机，产生电力。
核反应堆和原子弹都使用核燃料，但其纯度是不同的，这是两者的根本区别。自然界的铀 238的含量是99.3%，它是稳定的，不能做核燃料，而铀235是不稳定的，浓度是0.7%。要使核反应顺利进行，铀238要被除去，这样它就不会吸收 核裂变产生的中子而使反应停下来。核反应堆就不一样，因为我现在在芝加哥大学访问，所以要多说几句。人类第一个核反应堆就在这里，费米在曼哈顿工程中建 的，而他用的燃料，就是没有提纯过的铀。没有提纯过也行的啊？
关键在于铀238，虽然它对高速中子的吸收效率很高，但对慢速的中子几乎没什么吸收作 用，所以只需要用适当的方法把中子速度降下来就好了。费米使用了所谓的缓冲剂，石墨，把铀燃料柱插入石墨做成的蜂窝状的缓冲剂里，裂变产生中子大多数进入 石墨，跟石墨的原子（碳）碰撞而减速，又回到铀燃料中，因为这时候速度慢下来，被铀238吸收的可能性就小多了，剩下来不到二分之一的中子去激发进一步的 铀235发生核裂变。石墨和铀燃料的相对浓度可以调节，从而控制反应的速度。
如果你觉得这个太复杂了，你只需要知道，如果能顺利的减速中子，我们不需要提纯U235来使核电站获得燃料。
切尔诺贝利核电站使用了石墨作为缓冲剂，而现代大多反应堆使用重水（D2O），美国大多 数反应堆使用普通水，因为在核反应这么严肃的话题里，我们把普通水叫做轻水。这里有个小问题，普通水会吸收中子，而变成（D2O），链式反应就停掉了。为 了防止这一点，反应堆使用了初步提纯的铀235（3%）的燃料。这个量级的浓度叫做反应堆级，相对的是核爆炸级，重要的是，反应堆级的铀燃料是不能引起核 爆的。这样你就能理解为什么美国会紧张伊朗或者朝鲜研究轻水反应堆了，因为轻水反应堆要用到浓缩铀燃料，而浓缩铀燃料的技术可以用于进一步浓缩而得到原子 弹的燃料。
那么核电站能像原子弹一样爆炸么？
如果反应堆的链式反应失控，是不是每个核电站都是一个随时可以爆炸的原子弹？电站周围居民的安全是不是完全依赖于操作人员的尽职尽责？欧洲发生过好几次因为这些潜在的危险，在当地居民的反对下关闭了核电站的例子。对核爆炸的恐惧从小说到电影，到底怎么样呢？
先给一句话的结论，核反应堆不能像原子弹那样爆炸。
对核能的歧视是不正确的，得出这个结论不是因为对核电厂操作规程的依赖，而是因为其中的 物理基础。核电厂会有一些潜在的危险，但绝对不是核爆炸。根本问题在于，核反应堆燃料中所含的丰富的铀238来吸收链式反应所需要的中子，如果没有缓冲 剂，反应就会停止。那么有缓冲剂了，反应堆会不会失控呢？这倒有可能，1986年的切尔诺贝利核电站事故，就是这样。事实上，反应堆如果失控，积蓄的能量 会把反应堆炸开，中子会迅速的丢失，以至于不能发生进一步的核反应。核爆炸不同，原子弹使用了纯的铀235，雪崩式反应可以直接用快中子激发。切尔诺贝利 核电站的问题在于，由于工作人员失误，反应堆的能量破坏了反应塔，作为缓冲剂的石墨开始燃烧，核反应本身其实很快停下来，然而燃烧产生的热气携带了很多放 射性物质飘到空气中，造成了当地的巨大损失。核电厂是有可能爆炸，但跟炸弹的不同，更与原子弹的爆炸不同，它的危险性在于放射性污染，有可能造成更大的破 坏和影响。
你不知道的核裂变--你该知道的物理
说到核反应，你脑子里会立刻联想到什么，原子弹，广岛，核污染，放射性？还是清洁能源？ 日本的广岛和长崎，美国三里岛，苏联的切尔诺贝利核电站，在这些大规模的核反应中死了很 多人，核泄漏污染了大面积地区，我们无法简单的忘记这些历史。核污染核废料问题也没有得到彻底的解决，但核能又能提供巨大的能量。那我们，你我小市民，怎 样看待核能，是支持，反对，还是其它？
让我们先看一张照片，这是一个核电站。别搞错了，高的小蛮腰的烟囱似的建筑不是核反应 堆，它只是冷却塔，反应堆在后面那个圆顶的建筑里。核反应堆跟原子弹爆炸的物理机制一样，都使用铀235或者钚239作燃料，发生链式反应。每个原子核裂 变放出两个或三个中子，这两三个中子碰撞其他原子核又导致进一步裂变，放出更多的中子，于是一瞬间发生所谓的雪崩反应。原子弹就是这样，雪崩反应在百万分 之一秒内发生，巨大的能量瞬间放出来。而核电站的反应堆，每次核裂变放出的两个或三个中子，只有一个中子能被另外一个核吸收，导致它发生裂变，反应本身能 持续下去而有不至于发生雪崩式的反应。在反应堆里，能量被持续的放出来，把水加热，产生蒸汽，这些蒸汽用来推动叶轮，产生电力。天然气或者煤炭用同样的方 法在电厂里加热水产生蒸汽来发电，一个大型的反应堆可以产生一个大型电厂的发电量，百万千瓦。一个家庭用电一千瓦，它就可以供一百万个家庭正常用电。美国 有用总电量的20%是从她的104个核电厂发出来的。
有些人问了，用蒸汽不是瓦特的办法么，好像没什么高科技阿，对了，真的没有，也许有一天 我们能从核反应里直接发电，但现在看来，蒸汽是最有效的办法。事实上，核潜艇也用蒸汽机。与常规动力（比如烧柴油的）的潜艇的本质区别是，核动力潜艇的能 量浓缩了上百万倍，而且，它燃烧不需要氧气，它发的电一部分用来分解水，从而获得船员的所需的氧气，氢气这时候作为废气被排出。
让我们看一下核电站的内部。首先是反应堆，装在一个厚重的铅瓶里，封装在厚厚的水泥建筑里，原因很简单，一旦有意外发生，这些防备设施能尽量避免核污染泄露到环境中去。水在反应堆里被加热到过热，到蒸汽炉里产生高温高压水蒸气，推动发电机，产生电力。
核反应堆和原子弹都使用核燃料，但其纯度是不同的，这是两者的根本区别。自然界的铀 238的含量是99.3%，它是稳定的，不能做核燃料，而铀235是不稳定的，浓度是0.7%。要使核反应顺利进行，铀238要被除去，这样它就不会吸收 核裂变产生的中子而使反应停下来。核反应堆就不一样，因为我现在在芝加哥大学访问，所以要多说几句。人类第一个核反应堆就在这里，费米在曼哈顿工程中建 的，而他用的燃料，就是没有提纯过的铀。没有提纯过也行的啊？
关键在于铀238，虽然它对高速中子的吸收效率很高，但对慢速的中子几乎没什么吸收作 用，所以只需要用适当的方法把中子速度降下来就好了。费米使用了所谓的缓冲剂，石墨，把铀燃料柱插入石墨做成的蜂窝状的缓冲剂里，裂变产生中子大多数进入 石墨，跟石墨的原子（碳）碰撞而减速，又回到铀燃料中，因为这时候速度慢下来，被铀238吸收的可能性就小多了，剩下来不到二分之一的中子去激发进一步的 铀235发生核裂变。石墨和铀燃料的相对浓度可以调节，从而控制反应的速度。
如果你觉得这个太复杂了，你只需要知道，如果能顺利的减速中子，我们不需要提纯U235来使核电站获得燃料。
切尔诺贝利核电站使用了石墨作为缓冲剂，而现代大多反应堆使用重水（D2O），美国大多 数反应堆使用普通水，因为在核反应这么严肃的话题里，我们把普通水叫做轻水。这里有个小问题，普通水会吸收中子，而变成（D2O），链式反应就停掉了。为 了防止这一点，反应堆使用了初步提纯的铀235（3%）的燃料。这个量级的浓度叫做反应堆级，相对的是核爆炸级，重要的是，反应堆级的铀燃料是不能引起核 爆的。这样你就能理解为什么美国会紧张伊朗或者朝鲜研究轻水反应堆了，因为轻水反应堆要用到浓缩铀燃料，而浓缩铀燃料的技术可以用于进一步浓缩而得到原子 弹的燃料。
那么核电站能像原子弹一样爆炸么？
如果反应堆的链式反应失控，是不是每个核电站都是一个随时可以爆炸的原子弹？电站周围居民的安全是不是完全依赖于操作人员的尽职尽责？欧洲发生过好几次因为这些潜在的危险，在当地居民的反对下关闭了核电站的例子。对核爆炸的恐惧从小说到电影，到底怎么样呢？
先给一句话的结论，核反应堆不能像原子弹那样爆炸。
对核能的歧视是不正确的，得出这个结论不是因为对核电厂操作规程的依赖，而是因为其中的 物理基础。核电厂会有一些潜在的危险，但绝对不是核爆炸。根本问题在于，核反应堆燃料中所含的丰富的铀238来吸收链式反应所需要的中子，如果没有缓冲 剂，反应就会停止。那么有缓冲剂了，反应堆会不会失控呢？这倒有可能，1986年的切尔诺贝利核电站事故，就是这样。事实上，反应堆如果失控，积蓄的能量 会把反应堆炸开，中子会迅速的丢失，以至于不能发生进一步的核反应。核爆炸不同，原子弹使用了纯的铀235，雪崩式反应可以直接用快中子激发。切尔诺贝利 核电站的问题在于，由于工作人员失误，反应堆的能量破坏了反应塔，作为缓冲剂的石墨开始燃烧，核反应本身其实很快停下来，然而燃烧产生的热气携带了很多放 射性物质飘到空气中，造成了当地的巨大损失。核电厂是有可能爆炸，但跟炸弹的不同，更与原子弹的爆炸不同，它的危险性在于放射性污染，有可能造成更大的破 坏和影响。
