关键在于铀238,虽然它对高速中子的吸收效率很高,但对慢速的中子几乎没什么吸收作用,所以只需要用适当的方法把中子速度降下来就好了。费米使用了所谓的缓冲剂,石墨,把铀燃料柱插入石墨做成的蜂窝状的缓冲剂里,裂变产生中子大多数进入石墨,跟石墨的原子(碳)碰撞而减速,又回到铀燃料中,因为这时候速度慢下来,被铀238吸收的可能性就小多了,剩下来不到二分之一得中子去激发进一步的铀235发生核裂变。石墨和铀燃料的相对浓度可以调节,从而控制反应的速度。
如果你觉得这个太复杂了,你只需要知道,如果能顺利的减速中子,我们不需要提纯U235来使核电站获得燃料。
切尔诺贝利核电站使用了石墨作为缓冲剂,而现代大多反应堆使用重水(D2O),美国大多数反应堆使用普通水,因为在核反应这么严肃的话题里,我们把普通水叫做轻水。这里有个小问题,普通水会吸收中子,而变成(D2O),链式反应就停掉了。为了防止这一点,反应堆使用了初步提纯的铀235(3%)的燃料。这个量级的浓度叫做反应堆级,相对的是核爆炸级,重要的是,反应堆级的铀燃料是不能引起核爆的。这样你就能理解为什么美国会紧张伊朗或者朝鲜研究轻水反应堆了,因为轻水反应堆要用到浓缩铀燃料,而浓缩铀燃料的技术可以用于进一步浓缩而得到原子弹的燃料。
那么核电站能像原子弹一样爆炸么?
如果反应堆的链式反应失控,是不是每个核电站都是一个随时可以爆炸的原子弹?电站周围居民的安全是不是完全依赖于操作人员的尽职尽责?欧洲发生过好几次因为这些潜在的危险,在当地居民的反对下关闭了核电站的例子。对核爆炸的恐惧从小说到电影,到底怎么样呢?
先给一句话的结论,核反应堆不能像原子弹那样爆炸。
对核能的歧视是不正确的,得出这个结论不是因为对核电厂操作规程的依赖,而是因为其中的物理基础。核电厂会有一些潜在的危险,但绝对不是核爆炸。根本问题在于,核反应堆燃料中所含的丰富的铀238来吸收链式反应所需要的中子,如果没有缓冲剂,反应就会停止。那么有缓冲剂了,反应堆会不会失控呢?这倒有可能,1986年的切尔诺贝利核电站事故,就是这样。事实上,反应堆如果失控,积蓄的能量会把反应堆炸开,中子会迅速的丢失,以至于不能发生进一步的核反应。核爆炸不同,原子弹使用了纯的铀235,雪崩式反应可以直接用快中子激发。切尔诺贝利核电站的问题在于,由于工作人员失误,反应堆的能量破坏了反应塔,作为缓冲剂的石墨开始燃烧,核反应本身其实很快停下来,然而燃烧产生的热气携带了很多放射性物质飘到空气中,造成了当地的巨大损失。核电厂是有可能爆炸,但跟炸弹的不同,更与原子弹的爆炸不同,它的危险性在于放射性污染,有可能造成更大的破坏和影响。