快中子增殖反应堆：修订间差异

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2011年5月28日 (六) 15:25的版本

快中子增殖反應堆（Fast breeder reactor），或稱為快中子滋生反應堆、快滋生反應堆等，是一種核子反應器，利用快中子被可孕材料吸收而變成可裂材料，而產生自行製造核燃料的效果，製造燃料多於消耗燃料的，就稱為快滋生反應器。另外也有利用熱中子進行滋生反應的「熱滋生反應器」。

原理

核燃料中包含两种成份，一种是如铀-235、钸-239等容易产生分裂的同位素，称为“可裂材料”，另一种是如铀-238等的，捕捉到一个中子后可以转变为相对应的可裂材料，因此称为“可孕材料”，如铀-238可转变为钸-239，钍-232可转变为铀-233。

核燃料进行裂变反应时，每次的裂变会产生2到3个中子，如果反应器没有使用缓和剂（减速剂），则大部份的核裂变都将由快中子所诱发，这类的反应器就称为快中子反应器。快中子有的会逃出核心、被其它材料吸收或被燃料本身吸收，若能有至少一个中子能再诱发分裂，核反应就能持续下去。而在反应器中，可裂材料一方面因耗分裂而消耗，另一方面却因可孕材料捕获中子变为可裂材料而增加，若增加的速度快过消耗的速度，这种反应器就称为滋生反应器。

可孕材料可由高速中子诱发分裂，但低速中子和热中子则不行，另外可孕材料分裂后产生的高速中子，容易与原子核发生非弹性碰撞而使能量降低到不足以诱发其它分裂，因此燃料里仍然需要足够的可裂材料，故快滋生反应器的可裂材料浓度较一般商用反应器要高。反应器要达到滋生的目的，一方面必须有效利用中子，由于快中子反应器的中子泄逸比例较大，因此多在反应器外围包上一层由可孕材料组成的围包（blanker），以捕获由核心泄逸出来的中子。

另一方面，需尽量增加每个中子诱发分裂而释放出来的中子数（称为η值），理论上至少要达到2，若中子没有消耗，则其中一个用于诱发下一个核分裂，另一个则被可孕材料吸收，这样可裂材料增加的速度才能刚好等于消耗速度，由此可知滋生反应器的η值必须大于2。以铀-235、钸-239和铀-233等做为可裂材料的η值，在快中子反应器中分别为2.10、2.45和2.31，且铀-238也是含量最多的铀同位素，故以钸-239为可裂材料，以铀-238为可孕材料的，用做快滋生反应器的潜力最大。

現狀

由於是將原本不足以進行連鎖反應的材料變成可以使用的材料，利用快滋生反應器，可使鈾燃料的利用率較原先增加50倍，對於核燃料有限的問題有很大的幫助。但是在核反應器中製造更多的燃料是有風險的，製造出來的鈽可能會促進核子增生反應，同時提煉鈽必須進行的燃料再製，會產生放射性廢料，可能造成大量放射線外洩，加上能用於製造核燃料，可能被用於製造核武器所需，在限制核武問題上亦有疑慮。

因此前美國總統卡特於1977年禁止在美國進行這類再製，目前美國、英國、法國和德國都已停用這類反應器，只有印度、俄羅斯、日本和中國等國家仍有使用計畫。而日本設於茨城縣東海村的快速滋生反應爐「文殊」於1995年發生液態鈉洩漏事故後暫停運作。

另見

參考資料及外部連結

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 ==原理==
-核燃料中包含兩種成份，一種是如[[鈾-235]]、鈽-239等容易產生分裂的同位素，稱為「[[可裂材料]]」，另一種是如[[鈾-238]]等的，捕捉到一個中子後可以轉變為相對應的可裂材料，因此稱為「[[可孕材料]]」，如鈾-238可轉變為鈽-239，[[釷]]-232可轉變為鈾-233。
+核燃料中包含两种成份，一种是如[[铀-235]]、[[钸|钸-239]]等容易产生分裂的同位素，称为“[[可裂材料]]”，另一种是如[[铀-238]]等的，捕捉到一个中子后可以转变为相对应的可裂材料，因此称为“[[可孕材料]]”，如铀-238可转变为钸-239，[[钍]]-232可转变为铀-233。
-核燃料進行[[裂變反應]]時，每次的裂變會產生2到3個[[中子]]，如果反應器沒有使用[[緩和劑]]（[[減速劑]]），則大部份的核裂變都將由快中子所誘發，這類的反應器就稱為快中子反應器。快中子有的會逃出核心、被其它材料吸收或被燃料本身吸收，若能有至少一個中子能再誘發分裂，核反應就能持續下去。而在反應器中，可裂材料一方面因耗分裂而消耗，另一方面卻因可孕材料捕獲中子變為可裂材料而增加，若增加的速度快過消耗的速度，這種反應器就稱為滋生反應器。
+核燃料进行[[裂变反应]]时，每次的裂变会产生2到3个[[中子]]，如果反应器没有使用[[缓和剂]]（[[减速剂]]），则大部份的核裂变都将由快中子所诱发，这类的反应器就称为快中子反应器。快中子有的会逃出核心、被其它材料吸收或被燃料本身吸收，若能有至少一个中子能再诱发分裂，核反应就能持续下去。而在反应器中，可裂材料一方面因耗分裂而消耗，另一方面却因可孕材料捕获中子变为可裂材料而增加，若增加的速度快过消耗的速度，这种反应器就称为滋生反应器。
-可孕材料可由高速中子誘發分裂，但低速中子和熱中子則不行，另外可孕材料分裂後產生的高速中子，容易與原子核發生非彈性碰撞而使能量降低到不足以誘發其它分裂，因此燃料裡仍然需要足夠的可裂材料，故快滋生反應器的可裂材料濃度較一般商用反應器要高。反應器要達到滋生的目的，一方面必須有效利用中子，由於快中子反應器的中子洩逸比例較大，因此多在反應器外圍包上一層由可孕材料組成的圍包（blanker），以捕獲由核心洩逸出來的中子。
+可孕材料可由高速中子诱发分裂，但低速中子和热中子则不行，另外可孕材料分裂后产生的高速中子，容易与原子核发生非弹性碰撞而使能量降低到不足以诱发其它分裂，因此燃料里仍然需要足够的可裂材料，故快滋生反应器的可裂材料浓度较一般商用反应器要高。反应器要达到滋生的目的，一方面必须有效利用中子，由于快中子反应器的中子泄逸比例较大，因此多在反应器外围包上一层由可孕材料组成的围包（blanker），以捕获由核心泄逸出来的中子。
-另一方面，需儘量增加每個中子誘發分裂而釋放出來的中子數（稱為[[η值]]），理論上至少要達到2，若中子沒有消耗，則其中一個用於誘發下一個核分裂，另一個則被可孕材料吸收，這樣可裂材料增加的速度才能剛好等於消耗速度，由此可知滋生反應器的η值必須大於2。以鈾-235、鈽-239和[[鈾]]-233等做為可裂材料的η值，在快中子反應器中分別為2.10、2.45和2.31，且鈾-238也是含量最多的鈾[[同位素]]，故以[[鈽]]-239為可裂材料，以鈾-238為可孕材料的，用做快滋生反應器的潛力最大。
+另一方面，需尽量增加每个中子诱发分裂而释放出来的中子数（称为[[η值]]），理论上至少要达到2，若中子没有消耗，则其中一个用于诱发下一个核分裂，另一个则被可孕材料吸收，这样可裂材料增加的速度才能刚好等于消耗速度，由此可知滋生反应器的η值必须大于2。以铀-235、钸-239和[[铀]]-233等做为可裂材料的η值，在快中子反应器中分别为2.10、2.45和2.31，且铀-238也是含量最多的铀[[同位素]]，故以[[钸]]-239为可裂材料，以铀-238为可孕材料的，用做快滋生反应器的潜力最大。
 ==現狀==