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一、地球上最古老的核反应堆 奥克洛铀矿成矿于20多亿年前
地球上最古老的核反应堆是什么样子?核反应堆,又称为原子能反应堆或反应堆,是能维持可控自持链式核裂变反应,以实现核能利用的装置。核反应堆通过合理布置核燃料,使得在无需补加中子源的条件下能在其中发生自持链式核裂变过程。严格来说,反应堆这一术语应覆盖裂变堆、聚变堆、裂变聚变混合堆,但一般情况下仅指裂变堆。下面就跟放肆吧一起具体看看地球上最古老的核反应堆等相关内容。
奥克洛铀矿成矿于20多亿年前,而核反应堆在成矿后不久便启用了,虽然其输出功率较低,只有10到100千瓦,但运转时间长达50万年。
奥克洛铀矿(OkloUraniumMine)位于中非加蓬共和国Haut-Ogooué省Franceville镇附近,为地球上目前唯一的天然核裂变反应堆。此堆是天然形成的,由三个主要沉积区中的16个自然裂变点组成,时间大约在20亿年前。1956年P.Kuroda曾预言说地球上有自然形成的核裂变反应堆,1972年这一预言在Oklo铀矿成为现实,并且是唯一的存在。
1972年,在非洲加篷共和国发现了一个20亿年前的铀矿——奥克洛铀矿。在矿里还发现了一个不可思议的史前遗迹:一个古老的核反应堆。它是由六个区域的大约500吨铀矿石组成,运转时间长达50万年之久。面对这个保存完好、结构合理的核反应堆,人们不禁要问:是谁留下了这个核反应堆?要知道,人类掌握核能技术,建立第一座核反应堆,只是20世纪40年代的事情。
1、在当时Oklo铀矿形成的时候,该地铀矿石中U235含量高达3%,而普通天然铀矿U235含量仅有0.72%,这一含量和现今裂变反应堆使用的核燃料浓度相同;
2、此矿周边存在地表水流,并淹没反应区;水成为中子吸收剂,吸收热量沸腾,并将反应堆产生的热量带出地表,这一过程同时也冷却了反应堆,使反应堆停止或减缓裂变;当水从沸腾状态重新回到液态时,反应堆重新开始工作,形成一个循环。此循环周期大约为2小时30分钟。
3、铀元素只有在有氧气存在的情况下才能溶解在水中,大概就是在20亿年前,地球气候条件产生了极大变化,氧气含量急剧上升,当时铀元素分布存在于岩石中,氧气和水的存在为铀元素聚集提供了条件,使该矿中铀含量浓缩到3%以上,这样才使该矿的链式反应得以启动。
特殊的铀浓度,水和地理环境以及大气的演变种种因素交织在一起,才出现了地球唯一的天然核裂变反应堆——奥克洛铀矿!这是地球的奇观!
二、世界上第一座核反应堆在哪里
1、奥布宁斯克核电站(俄语:ОбнинскаяАЭС)是世界上首个商用发电的核反应堆,于1954年6月27日在俄罗斯卡卢加州奥布宁斯克正式运行,装机容量为5千千瓦。
2、1945年 10月,苏联人民委员会下设的第一主要理事会技术委员会,即中型机械制造部的前身,审议了Pyotr Kapitsa院士的说明“关于将原子内能用于和平目的”.”科学院院长谢尔盖瓦维洛夫接管了和平原子工作的总体管理。
3、不久伊戈尔·库尔恰托夫介绍了他对使用石墨反应堆生产钚和发电的可能性的看法。考虑到科学家们的意见,苏联政府于 1949年 5月 16日颁布了一项关于建立第一座核电站的法令。该工作的科学主管被任命为库尔恰托夫(同时从事原子弹的制造),反应堆的总设计师是尼古拉·多列扎尔。
4、1950年5月,政府颁布了关于开工建设第一座核电站的法令。一年后,其建造地点的问题得到解决。1951年,苏联部长会议通过了关于制定建设第一座核电站的措施的第二项决议。
5、采用管状燃料元件(燃料棒)在100个大气压下为非沸水除热的通道式铀-石墨反应堆项目。在选择反应堆类型时,考虑了在制造和运行生产钚的工业反应堆过程中获得的经验。核燃料裂变获得热能和电能的技术在很大程度上使用了常规热能技术。
6、核电站大楼的建设始于 1952年,原址是 Pyatkino村。在反应堆发射前不久,1954年 2月,在IPPE建造了一个零功率反应堆(“临界台”)。
7、它是在位于 IPPE主楼一楼的一间实验室中组装的。在 NPP反应堆物理计算负责人M.E. Minashin看来,创建支架的目的是需要对用于确定第一个 NPP反应堆特性的计算方法的适用性进行实验验证。
8、1954年 3月 3日,在这个展台上,IPPE(以及卡卢加地区)首次进行了铀裂变的自持链式反应。
9、水冷通道铀-石墨动力反应堆被命名为AM-1。“AM”是什么意思,有两种说法:“海原子”和“和平原子”。也许,它最初被认为是运输核反应堆的原型(用于舰船和潜艇),但很快就发现使用笨重的铀-石墨核“锅炉”是徒劳的,这个缩写成功地根据第二种选择——它完全符合核电站的目的。
10、到 2000年,奥布宁斯克核电站唯一一个运行 48年无事故(比计划期限长 18年)的机组继续运行在经济上变得不切实际,反应堆在2002年 4月 29日,并于 9月卸下了最后一个燃料组件。
11、乏燃料已从反应堆中卸下,但包括设备拆除和净化在内的全部退役工作被无限期推迟。
12、2009年,根据俄罗斯总统D.A.梅德韦杰夫的命令,在奥布宁斯克核电站的基础上建立了一座核能博物馆。
13、该站为学童和学生举办了多次短途旅行,外国代表团访问了它。博物馆的展览是关于核工业发展历史的最大信息来源。发电厂是世界范围内发展起来的“核旅游”爱好者们密切关注的对象。
三、核反应堆的历史沿革
1、早在1929年,科克罗夫特就利用质子成功地实现了原子核的变换。但是,用质子引起核反应需要消耗非常多的能量,使质子和
2、目标的原子核碰撞命中的机会也非常之少。
3、1938年,德国人奥托·哈恩和休特洛斯二人成功地使中子和铀原子发生了碰撞。这项实验有着非常重大的意义,它不仅使铀原子简单地发生了分裂,而且裂变后总的质量减少,同时放出能量。尤其重要的是铀原子裂变时,除裂变碎片之外还射出2至3个中子,这个中子又可以引起下一个铀原子的裂变,从而发生连锁反应。
4、1939年1月,用中子引起铀原子核裂变的消息传到费米的耳朵里,当时他已逃亡到美国哥伦比亚大学,费米不愧是个天才科学家,他一听到这个消息,马上就直观地设想了原子反应堆的可能性,开始为它的实现而努力。费米组织了一支研究队伍,对建立原子反应堆问题进行彻底的研究。费米与助手们一起,经常通宵不眠地进行理论计算,思考反应堆的形状设计,
5、有时还要亲自去解决石墨材料的采购问题。
6、1942年12月2日曼哈顿计划期间,费米的研究组人员全体集合在美国芝加哥大学Stagger Field的一个巨大石墨型反应堆前面。这时由费米发出信号,紧接着从那座埋没在石墨之间的7吨铀燃料构成的巨大反应堆里,控制棒缓慢地被拔了出来,随着计数器发出了咔嚓咔嚓的响声,到控制棒上升到一定程度,计数器的声音响成了一片,这说明连锁反应开始了。这是人类第一次释放并控制了原子能的时刻,这个反应堆被命名为“芝加哥一号堆(Chicago Pile-1)。
7、1954年前苏联建成世界上第一座原子能发电站利用浓缩铀作燃料,采用石墨水冷堆,电输出功率为5000千瓦。1956年,英国也建成了原子能电站。原子能电站的发展并非一帆风顺,不少人对核电站的放射性污染问题感到忧虑和恐惧,因此出现了反核电运动。其实,在严格的科学管理之下,原子能是安全的能源。原子能发电站周围的放射性水平,同天然本底的放射性水平实际并没有多大差别。
8、1979年3月,美国三里岛原子能发电站由于操作错误和设备失灵,造成了原子能开发史上空前未有的严重事故。然而,由于反应堆的停堆系统、应急冷却系统和安全壳等安全措施发挥了作用,结果放射性外逸量微乎其微,人和环境没有受到什么影响,充分说明现代科技的发展已能保证原子能的安全利用。