燃料越烧越多的“魔炉”，快中子核反应堆

如果有人跟你说，在现实生活中有一种“魔炉”，这种“魔炉”非常与众不同，随着“魔炉”内部燃料的不断燃烧，内部的燃料不仅不会减少，反而还会越烧越多。一般人都会认为这些话不合常理，可能会认为这是不可能的，现实生活中怎么可能会有这种违背常理的东西呢？

当然上面所说的“魔炉”并不是无稽之谈，科学家确实成功研发出了这种“魔炉”，它确实可以实现上面这点，“魔炉”内部的燃烧的燃料确实越烧越多。

讲到这里大家可能会感到不可思议，这究竟是什么黑科技呢？“魔炉”又运用什么原理能做到让内部的燃料越烧越多呢？

这种“魔炉”叫做钚(Pu)核裂变反应堆，也叫快中子核反应堆。“魔炉”利用了钚-239原子的核裂变反应，在反应堆内部燃料燃烧(裂变)时不仅会消耗钚-239原子，同时在燃烧过程中还会生成钚-239原子，燃烧过程中钚-239原子的生成量大于燃烧消耗的钚-239原子，也就是上面提到的燃料越烧越多。

“魔炉”的工作原理:

钚-239原子的原子核在被高速运动的中子撞击时会发生核裂变反应，钚-239原子裂变时会释放出大量快中子，裂变生成的快中子可以继续撞击钚-239原子的原子核，这样就会引发链式反应让钚-239原子的裂变过程可以继续进行下去，这与铀-235原子的核裂变反应相似。

钚-239

自然界中的铀(U)原子主要是铀-238原子，铀-238原子并不像铀-235原子那样容易发生核裂变反应。虽然铀-238原子不容易发生核裂变反应，但是铀-238原子却可以捕捉快中子变为铀-239原子。铀-239原子的原子核非常不稳定会发生β衰变，原子核内部释放出一个电子变为镎(Np)-239原子，镎-239原子的原子核同样也非常不稳定也会发生β衰变，原子核内部释放出一个电子变为钚-239原子。

原子核反应方程式:

U238 + n → U239

U239 → Np239 + e-

Np239 → Pu239 + e-

如果在钚核裂变反应堆中加入铀-238原子，钚-239原子裂变时释放出的快中子就可以被铀-238原子捕捉，铀-238捕捉快中子之后变为铀-239原子，铀-239原子再经过两次β衰变生成钚-239原子。铀-238原子捕捉快中子生成的钚-239原子的数量实际上会大于钚-239原子裂变时的消耗量。这样反应堆内部的核裂变燃料钚-239原子就会随着核裂变的进行逐渐增多。

钚核裂变反应堆的优势:

1、更高的燃料利用率:

相比传统的铀核裂变反应堆构建的核电站，钚核裂变反应堆构建的核电站省去了铀-235原子提纯的高额成本，钚核裂变反应堆可以将不易发生核裂变反应的铀-238原子转化成容易发生核裂变反应的钚-239原子，实现了变废为宝的目的。

2、裂变释放的能量更多:

钚-239原子的核裂变反应相比铀-235原子的核裂变反应，钚-239原子的核裂变反应过程释放的能量要更大。

3、链式反应更容易形成:

相比铀-235原子，钚-239原子更容易发生链式反应，而且钚-239原子的核裂变反应比铀-235原子的核裂变反应更加剧烈。