正文 第103章 神奇的中子(1 / 1)

中子,是一種微小的粒子。但它在核反應中,卻是原子槍彈。

如何用中子衝擊原子核,這可是科學家們十分迷戀和探索的問題。

那麼,如何用中子來衝擊原子核呢?

科學家們用帶正電的質子來射擊它,質子經過帶負電的電子時,就會被吸過去。當質子接近帶正電荷的核子時,質子又會被推開。

當科學家們用電子射擊它時,帶正電荷的原子核肯定會把帶負電的電子吸過去。然而,電子太輕了。它們不能造成足夠的損傷。

當科學家們用中子射擊原子核時,因中子很重,它不會被引偏其航向。

科學家們發現,當由中子衝擊原子核時會發生以下三種情況中的一種情況:一是中子反彈回來;一是中子停留在原子核附近,暫時不會發生任何現象;或是中子可能使原子核分裂。

鈾有三種同位素。現假設中子衝擊其中一種的原子核。這種原子核具有92個質子和143個中子,名叫鈾-235。這個新的中子使它成為鈾-236。但是由於某些原因,鈾-236是不穩定的。它會進裂為碎片,或許可使它碎裂。假如這次碎裂的最大一片是鋇原子核,具有56個質子和88個中子;另一片是氪,有36個質子和54個中子。那麼,就會產生兩個額外的中子。這些額外的中子十分重要。碎裂時,有大量的能量放出,使所有碎片以驚人的速度射出。這被稱為裂變。

換句話說,當中子子彈把原子核分裂為兩塊時,這種分裂叫裂變。這兩小塊以巨大能量分離,而變成新的更小的原子核。裂變過程中,射出兩個新的中子子彈。

研究發現,許多物質都渴望得到中子。它們吸收中子就像吸墨紙吸收水分一般。這意味用來製造反應堆的所有物品都必須非常純,以至於不浪費中子。不過,這也表明可以在反應堆內裝設完全控製裝置。

至今,對大多數反應堆來說,運動慢的中子比快的中子好些。

這怎麼聽起來又有點奇怪呢?

因為當沒有鈾-235,就必須減慢反應堆中中子的速度。

相反,如果反應堆裏含有鈾-238,它會捕獲快的中子而不分裂。鈾-235能夠捕獲的中子隻能是慢的中子。

許多物質都能減慢中子。不過,我們必須挑選那種不會吸引中子的物質。

經過科學家們的擇優推薦,碳是排在首位的最佳物質。

當初費米教授就選擇了石墨形成的碳,並把它放在“芝加哥一號”反應堆的鈾塊之間。

那麼,怎樣會使中子減慢呢?

科學家們研究發現,另一種中子緩速劑是水。水很容易控製,而且,由於水能沸騰而有獨特的作用。

當連鎖反應失控,反應堆過熱,水就會沸騰,中子速度加快而射不出中子,於是,連鎖反應就會減弱下去。

麻煩在於,水分子是由氫原子和氧原子組成的。而普通的氫是“貪吃”中子的。

然而,重氫,即氫的第二個同位素則不會這樣。因此,由這種同位素構成重水被用來當作減速劑。隻是,重水稀有而昂貴,因此我們還在繼續研究利用普通水的方法。

通常,用來減緩中子速度的物質稱為減速劑。因此,在設計反應堆時,首先要做的第一件事就是選擇減速劑。

我們通常所說的反應堆為水減速式或石墨減速式,就是這個道理,以此類推。