散裂中子源原理

热心网友：能源匮乏已经越来越成为人类社会发展的瓶颈， 在高效低耗的核电站纷纷登场的时候， 核废料的处理又困惑着珍惜环境的人们。核废料怎样处理才最安全？ 有没有真正洁净的能源燃料？请看---- 核能源已日益成为当今世界的主要能源， 在所有能源中所占的比例也越来越大。在法国占到80%， 在美国占到30%。但在利用核能的同时， 也伴随产生了大量的核废料。这些核废料是强发射性物质， 会严重危害人类的生存。长期以来， 科学家们一直在探讨核能源的洁净化问题， 希望能有一种方法消除核废料。因此， 洁净核能源技术的开发和应用便成为国际国内的一个热门话题。 前不久，江泽民主席正式访问美国时，中美两国签署的“ 中美联合声明”中， 也将洁净能源作为中美在环境保护方面合作的项目之一。 据世界能源组织的估计，像煤炭和石油这样不可再生的化石能源， 按现在的能源消耗速度，大体上还能使用50年； 现在可供和平使用的裂变核燃料（如铀235）， 在地球上的储量也较少，大约能用20年。这意味着， 放下核能源的洁净问题不说，单从储量的角度， 人类的能源问题就已经十分危机了。 人类迫切需要寻找新的能源和获取能量的新技术。 科学家们认为，理想的洁净能源是实现太阳一样的可控核聚变。 实现核聚变最好的燃料是氘和氚，这两种元素是氢的同位素， 在地球上储量非常丰富。氘和氚燃烧后，其聚变产物是惰性物质氦， 对环境没有任何污染。这样，人类就不但解决了能量的来源问题， 能源的洁净问题也会得到彻底解决。 其实，人类实现核聚变如“氢弹爆炸”已经30多年了， 但为什么核聚变反应的和平利用问题却一直得不到解决呢？ 主要原因是核聚变反应所要求的温度、压力等条件太高，除了让其“ 爆炸”之外，目前尚不能在可控的范围内实现。据估计， 人类至少还需要80至100年时间， 才能解决和平利用核聚变的技术问题。也就是说， 在解决核聚变技术问题之前和化石能源耗尽之后， 人类的能源将出现几十年的“真空”。那么， 用什么来填补这个真空呢？ 有人会说，可以用太阳能、风能和潮汐能等来填补。然而， 这些能源由于数量少和技术成本高等原因， 只能被人类作为辅助能源来利用，而不可能把它们当做主要的能源。 在科学家看来，要填补能源的真空， 只有依靠目前技术已经成熟并被广泛应用的受控核裂变。 人类在和平利用核裂变能量中， 发展并积累了大量的理论和实验技术， 如果再把核裂变时产生的核废料问题解决了， 人类对核能的利用将展现出美好的前景。 核裂变产生的核废料中共有200-300种放射性核元素， 从理论上讲这些核废料都是可以做到再利用的。目前， 用作核燃料的铀235裂变后所产生的核废料， 主要是碘129和锝99等。它们都带有极强的放射性， 寿命均大于50年。 目前人类实现的核是原子核在中子的轰击下造成的碎裂反应。 但由于中子不带电，能量不能人为控制，而质子同中子质量相同， 并带有一个正电荷，可以通过加速器进行能量控制。 用加速后的质子轰击原子核，就能生产出能量合适的中子。 这种质子通过电离氢原子即可得到。 比如，氢化钛在加速器中被轰击电离，就可产生大量质子， 形成质子源。质子源在中能强流质子加速器的作用下， 产生质子束并轰击大块重金属靶，就可形成极强的中子源—— 散裂中子源，再用散裂中子源次临界反应堆， 就可产生有选择的核裂变反应。 核燃料在中子轰击下裂变的同时能产生核废料， 而核废料在适当强度和能量的中子轰击下， 又能有选择地被嬗变成稳定的元素。实验和理论都已证明， 大多数锕系核元素都可以在快中子或高强度的热中子环境中裂变。 而毒性大的裂变产物（如钚239）也可以被热中子嬗变掉， 这就是核废料的洁净化过程。此外，在合适能量中子的轰击下， 还可燃烧地球上含量丰富、但在普通裂变堆里不能燃烧重元素（ 如钍等新的核燃料）。 中子在反应堆中有益和有害两种作用同时存在，并且相互竞争， 使我们有机会选择合适强度和能量的中子以改变各种作用相对关系， 使之兴利去弊，造福人类。 洁净核能源就是在现在的反应堆之外再设置一个中子源， 给反应堆人为地造成精心设计的中子环境，在提供能量的同时， 增殖核燃料和嬗变核废料， 使反应堆在无高放射性核废料输出的情况下运行。 现在，洁净核能源的概念设计已经基本解决， 基本技术也积累了不少经验，估计在20年后投入应用。那时， 地球上储量丰富的钍等元素都能裂变燃烧。按目前最保守的估计， 也能解决人类60到100年的能源问题。 这以后核聚变技术将会成熟，人类可利用核聚变来提供能源。 核能是一种安全的能源 恐“核”大可不必