核反应堆中石墨和控制棒分别起什么作用? 在核反应堆中,石墨起________作用,镉棒起______...

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在核反应堆中,石墨起减速作用,镉棒起控制反应速度作用。

石墨具有良好的中子减速性能,最早作为减速剂用于原子反应堆中.作为原子反应堆用的石墨纯度要求很高,杂质含量不应超过几十个PPm ( PPm为百万分之一),特别是其中硼的含量应小于0.5 PPm。

控制棒是由硼和镉等易于吸收中子的材料制成的,用来补偿燃料消耗和调节反应速率。



工作原理

核反应压力容器外有一套机械装置可以操纵控制棒。控制棒完全插入反应中心时,能够吸收大量中子,以阻止裂变链式反应的进行。如果把控制棒拔出一点,反应堆就开始运转,链式反应的速度达到一定的稳定值。,

如果想增加反应堆释放的能量,只需将控制棒再抽出一点,这样被吸收的中子减少,有更多的中子参与裂变反应。要停止链式反应的进行,将控制棒完全插入核反应中心吸收掉大部分中子即可。



  1. 铀棒由浓缩铀制成.作为核燃料. 

  2. 控制棒由镉做成.用来控制反应速度.  

  3. 减速剂由石墨.重水或普通水做成.用来跟快中子碰撞.使快中子能量减少.变成慢中子.以便让U235俘获.  

  4. 冷却剂由水或液态的金属钠等流体做成.在反应堆内外循环流动.把反应堆内的热量传输出.确保反应堆的安全.  

  5. 水泥防护层用来屏蔽裂变产物放出的各种射线.防止核辐射.  



慢化剂
核燃料裂变反应释放的中子为快中子,而在热中子或中能中子反应堆中要应用慢化中子维持链式反应,慢化剂就是用来将快中子能量减少,使之慢化成为中子或中能中子的物质。选择慢化剂要考虑许多不同的要求。首先是核特性:即良好的慢化性能和尽可能低的中子吸收截面;其次是价格、机械特性和辐照敏感性。有时慢化剂兼作冷却剂,即使不是,在设计中两者也是紧密相关的。应用最多的固体慢化剂是石墨,其优点是具有良好的慢化性能和机械加工性能,小的中子俘获截面和价廉。石墨是迄今发现的可以采用天然铀为燃料的两种慢化剂之一;另一种是重水。其他种类慢化剂则必须使用浓缩的核燃料。从核特性看,重水是更好的慢化剂,并且因其是液体,可兼做冷却剂,主要缺点是价格较贵,系统设计需有严格的密封要求。轻水是应用最广泛的慢化剂,虽然它的慢化性能不如重水,但价格便宜。重水和轻水有共同的缺点,即产生辐照分解,出现氢、氧的积累和复合。
控制棒
在反应堆中起补偿和调节中子反应性以及紧急停堆的作用。制作控制棒的材料其热中子吸收截面大,而散射截面小。好的控制棒材料(如镉、银、铟等)在吸收中子后产生的新同位素仍具有大的热中子吸收截面,因而使用寿命很长。核电站常用的控制棒材料有硼钢、银-铟-镉合金等。其中含硼材料因资源丰富、价格低,应用较广,但它容易产生辐照脆化和尺寸变化(肿胀)。银-铟-镉合金热中子吸收截面大,是轻水堆的主要控制材料。压水堆中采用棒束控制,控制材料制成棒状,每个棒束由24根控制棒组成,均匀分布在17×17的燃料组件间。核电站通过专门驱动机构调节控制棒插入燃料组件的深度,以控制反应堆的反应性,紧急情况下则利用控制棒停堆(这时,控制棒材料大量吸收热中子,使自持链式反应无法维持而中止)。

控制反应堆的反应速度~

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