科普丨核反應堆是怎麼來控制的?

科普丨核反應堆是怎麼來控制的?

一座核電廠要保證安全和正常生產,我們總希望它的核裂變反應速率和功率可以按我們的需要來調節。更重要的是要保證反應堆的功率不會超出我們能把熱量帶走的能力,否則反應堆就可能因為過熱而燒燬。同時,要隨時監測和控制核反應增長速率不超過允許值,這是核電廠的主要安全問題。

那麼,我們怎樣控制核反應堆呢?如果我們能保持鏈式裂變過程以我們所希望的速度進行,就能保證不出大的安全問題。反應堆功率的大小,與反應堆內中子的數目有直接的關係。所以,核反應堆功率的控制,就是中子密度的控制。控制中子密度的方法,就是選用吸收中子能力比較強的材料——需要吸收中子的時候把它插進核反應堆裡去;需要提升功率的時候,再適時地把它提起來。

我們經常用的控制材料有鎘銦銀合金和金屬鉿,含硼的不鏽鋼或者硼玻璃,這些材料可以做成棒狀,必要時在核反應堆內上下移動。控制棒主要是在需要快速調節功率和起停堆時使用,停堆時把它插進核反應堆裡去,啟動堆時把它提起來。還有一種控制材料是硼酸,可以放進冷卻水裡。所以,當需要使功率變化時,可通過調節硼酸濃度,起到調整控制中子密度從而達到控制核反應速率和堆功率的作用。



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