咱平常生活里,烧饭用电、开车用油,这些能源大家都熟悉。但一提到核能,不少人就觉得神秘,特别是核燃料为啥常用铀和钚,其他元素咋不行呢?今天咱就唠唠这事儿。
先讲个小故事。早年间科学家研究原子,就像拆超级小的 “积木”。他们发现有些原子特别不稳定,像调皮的小孩,动不动就想 “分家”,这就是核裂变。科学家们就琢磨,要是能控制这些 “分家” 的原子,让它们按顺序、稳定地释放能量,不就能当超厉害的能源了嘛。这一找,就盯上了铀和钚。
咱先说铀。这铀啊,在地球上虽说不算遍地都是,但也能找到。天然铀里,有个叫铀 235 的 “小家伙”,它特别有意思。当一个中子像小炮弹一样撞向铀 235,它就像被点燃的小爆竹,瞬间裂成两半,还会 “吐” 出两三个中子。关键是,这些新产生的中子又能去撞其他铀 235,就像多米诺骨牌一样,一个接一个地引发裂变,这就是链式反应。而且啊,铀 235 在天然铀里就有,虽说含量不高,只占铀总量的 0.72%,但好歹有啊,只要用点技术手段把它浓缩一下,就能用了。这就好比从一堆普通沙子里挑出金砂,虽说费劲,但能做到。
再讲讲钚。钚这东西,自然界里基本找不到,得靠人工合成。它是通过反应堆里的核反应,让铀 238 吸收中子后变来的。听起来复杂,其实就像把一个普通零件,放到特殊机器里加工,变成了新零件。钚 239 也是个 “裂变高手”,它和铀 235 一样,被中子一撞就裂变,释放出大量能量。而且,钚 239 有个优点,它的临界质量比较小。啥意思呢?打个比方,要引发一场 “裂变派对”,铀 235 可能需要一大群人才能开场,而钚 239 只要一小撮人就行。这就意味着,用钚 239 能做出更小的核装置,在一些应用场景里,这可太重要了。
那为啥其他元素不行呢?其实啊,大部分元素的原子核特别 “结实”,中子撞上去,就像小石子砸在大石头上,原子核根本不为所动,更别说裂变了。还有些元素,就算偶尔被撞裂变了,也没法像铀和钚那样,引发持续的链式反应。就好比点了一根蜡烛,刚亮一下就灭了,没法形成熊熊大火。
不过呢,也不是说只有铀和钚能当核燃料。现在科学家还在研究用钍 232 做增殖燃料,用在第四代反应堆钍基熔盐堆里。钍这东西,地球上储量还挺多,要是研究成功了,那核能的发展又能上一个新台阶。但目前来说,铀和钚还是核燃料界的 “扛把子”,它们的优势太明显,应用也更成熟。
所以啊,咱了解了核燃料为啥常用铀和钚,就像打开了一扇新知识的大门。希望大家对核能这神秘的领域,能多一分认识,少一分误解。要是你对这事儿还有啥想法,或者想知道更多核能小知识,欢迎在评论区留言。也请动动你发财的小手,点赞关注一下,愿你往后日子里,干啥都顺风顺水,财运亨通!返回搜狐,查看更多