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为什么只有铀和钚能当做核燃料?其他元素不行呢?

 零壹贰012 2017-12-31

从以下两个方面回答这个问题

一、为啥这些元素的同位素可以制作核燃料而其他同位素不行

在东北问:“你两哥们关系怎么样哈?”,

“老铁了”

“那你说说到底有多”

“……”

核物理中原子核可以看做是一个小团体,原子核中每个核子都是团体中的好兄弟。核物理中有一个名词专门用来形容团体关系到底有多铁的专业名词——结合能。专业的说法:原子核是核子凭借核力结合在一起构成的,要把它们分开(挑拨兄弟间关系),需要外界能量(需要费力),这就是原子核的结合能。这里要说明的是核力也是强相互作用力的一种,作用距离短(所以远处的核子感受不到),作用力强(关系铁,所以大多数原子核无法裂变)

当然,组成原子核的核子越多,它的结合能就越高,这就是人多力量大。因此,有意义作比较的是平均比结合能,也就是核子的结合能与核子数之比,也叫平均结合能。比结合能越大,说明小团体中哥们间关系越铁,原子核中核子与核子结合得越牢固,即原子核越稳定。

如图,原子序数排中间核子平均比结合能最大,铁的平均比结合能最大,两头的平均比结合能小,这也就是采用重核裂变,轻核聚变的原因。

二、核燃料是否只有铀和钚两种?

燃料一词很常见,只要是可以发生氧化还原反应,并且在这个过程中释放出热量的物质可以成为燃料,核燃料的概念类似,核燃料是指可在核反应堆中通过核裂变或核聚变产生实用核能的材料。所以不仅仅是裂变元素铀233、铀235 、钚239、钚241等元素可以成为裂变核燃料,可以发生聚变的材料比如氘和氚等元素也是核燃料,是聚变核燃料,只不过目前聚变技术还未应用于核能发电领域。

值得注意的是以上是狭义上的核燃料,广义上来看,钍232和铀238也是核燃料,因为钍232和铀238吸收中子后可以分别形成铀233、钚239。随着铀含量高的矿藏正逐渐减少,因此使用钍-232吸收中子变成钍233,然后经过贝塔衰变(半衰期是23.3min)变成易裂变的铀233,在找到更合适的新能源前此方法无疑是应对低价铀资源耗尽的新途径。

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