核彈和核反應堆都是利用核裂變反應原理。但一個是能夠將一切破壞殆盡的炸彈,另一個卻是可以產生電力的生產設備,兩者的區別在哪裏?
◎連鎖反應
核裂變反應屬於連鎖反應。用中子撞擊235U,235U原子核會發生分裂,產生放射性廢棄物,釋放出核裂變能量的同時,也會放出幾顆中子。為了便於解釋說明,我們假設會釋放出2顆中子。
之後這2顆中子會繼續撞擊2個235U原子核,放出總計4顆中子。反應過程不斷重複下去,分裂出來的原子核個數就像老鼠生子題[1]中的老鼠一樣不斷擴大膨脹,最終導致爆炸。這就是原子彈爆炸的原理,這種反應被稱為鏈式反應。
鏈式反應之所以能擴大,是因為每次核反應放出的中子個數是2個,如果隻有1個的話,核反應會繼續維持下去但不會擴大。像這種不會擴大的鏈式反應叫作可控鏈式反應,核反應堆中進行的核裂變反應正是屬於這一類。
圖9-12 原子彈和核反應堆鏈式反應的不同
◎中子個數的控製
每次核反應放出的中子個數如果是1個,核裂變鏈式反應是可控型的,核反應堆屬於此類。但如果放出1個以上的中子,反應屬於擴大型的,其結果就是形成了原子彈。
所以重要的是要控製所有中子的個數,如何控製中子的個數非常簡單,隻需把不需要的中子吸收去除掉即可。發揮這個作用的材料叫作控製材料,控製材料使用的是能夠強烈吸收中子的硼(B)、鉿(Hf)、鎘(Cd)等材料。
◎鎘
從日本大正時期起,日本富山縣神通川流域流傳著一種叫作“痛痛病”的公害病,鎘是造成這種公害病的罪魁禍首。
從元素周期表可以看出,鎘是12族元素,從上到下分別排列著鋅(Zn)、鎘(Cd)、汞(Hg),由此可見這三種金屬的性質類似。以前對於黃銅等合金或鍍鋅板等的鍍層來說,鋅是非常重要的金屬。從礦山中開采鋅時,發現鋅中混合著鎘,而在以前,鎘這種金屬沒有絲毫用武之地,因此被丟棄到神通川裏,成了“痛痛病”的禍首。