[发明专利]利用二次中子源进行核反应堆点火的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种核反应堆的点火方法，尤其涉及一种利用二次中子源进行核反应堆点火的方法。

背景技术

核反应堆是核能源利用的心脏，它的工作原理如下：原子由原子核与核外电子组成，而原子核又由质子与中子组成。当铀(元素符号：U)235的原子核受到外来中子轰击时，一个原子核会吸收一个中子分裂成两个质量较小的原子核，同时放出2-3个中子，该裂变产生的中子又去轰击另外的铀235原子核，引起新的裂变，如此持续进行就是核裂变的链式反应，链式反应产生大量能量，因此在铀核裂变放出中子的同时，还会释放出巨大的能量，具体计算如下：假定铀235吸收一个中子后，裂变成一个溴（元素符号：Br）85核和一个镧(元素符号：La)148核，同时放出三个中子，铀235的质量为235.124u，溴85的质量为84.938u，镧148的质量为147.96u，中子的质量为1.009u，因此：

铀235裂变前的质量总和为：235.124+1.009=236.133u；

裂变后的质量总和为：47.96+84.938+3×1.009=235.925u；

裂变过程中质量的减少为：236.133－235.925=0.208u，铀235裂变过程的质量损失，根据爱因斯坦相对论可知，其变成了能量，依据爱因斯坦的质能转换公式：E＝mc²，可知上述一个铀235原子核发生铀核裂变放出的能量约为194兆电子伏，这个数值是非常巨大的，例如，1克铀235完全裂变所释放的能量，相当于2吨优质煤完全燃烧时所释放的能量，利用铀235裂变所释放的能量可为人们提供高效清洁的能源。

要能使铀235持续进行核裂变的链式反应，中子的提供是必过可少的，因此在核反应堆内首先必须要有中子，这样才能激发铀235的链式反应开始（即，核反应堆的点火），后续陆续产生中子使得链式反应得以持续进行。目前，为进行临界监督，核反应堆的首次循环一般全部装载新燃料组件。

如图1所示为现有的核反应堆的首先循环示意图，其首次循环的核反应堆内都同时设计有一次中子源组件P和二次中子源组件S，一次中子源组件P能自发产生中子，二次中子源组件S只有在核反应堆内经过中子辐照后，才能激活成为中子源产生中子，其中一次中子源组件P通常为钋（元素符号：Po）-铍（元素符号：Be）中子源组件或锎（元素符号：Cf）中子源组件，其自发产生中子的原理如下：

钋-铍中子源组件，铍210放出α离子轰击铍核从而产生中子，即：

α+Be49→C616+n01;]]>

锎中子源组件,锎252是个强中子射源，因此其放射性极高，非常危险。锎252有近97.0%的概率进行α衰变（损失两颗质子和两颗中子），并形成锔(元符号位：Cm)248，剩余的3.0%概率进行自发裂变产生中子。具体如下：

由于上述可知，一次中子源组件P为钋-铍中子源组件和锎（元素符号：Cf）中子源组件均能自发产生中子，因此一次中子源组件在核反应堆的首次循环中承担开启链式反应的点火作用，之后二次中子源组件S在一次中子源组件P产生的中子辐照的作用下产生中子，通过二次中子源组件S持续不断为核反应堆提供中子，从而使得核反应堆得以持续进行，进而实现链式反应，常用二次中子源组件S为锑（元素符号：Sb）-铍（元素符号为：Be）中子源组件，其受中子辐照后产生中子的原理如下：