核能是如何变成电能的
作者：刘树田
来源：《中学科技》2011年第06期
2011年3月11日，日本福岛第一核电站发生了严重的核泄漏事故。泄漏的放射性核素不仅给当地造成长久的生态灾难，而且还随大气环流飘散到包括我国在内的许多国家。尽管其放射强度不会影响到我们的健康，但核辐射的阴云还是给许多人带来心理上的恐慌。福岛核泄漏事故再次警示人们，科学技术是一把双刃剑，核电站虽然有许多优点，但一旦发生爆炸、泄漏，给人类带来的灾难将更为深重，更为久远。本文拟就核电站的有关问题做一个常识性的介绍。
因为反应堆是核电站的心脏，所以我们先从反应堆谈起。反应堆主要有4个组成部分：
燃料棒：最常见的反应堆以铀235为燃料，核燃料的形式是由铀混合物粉末烧结成的二氧化铀陶瓷芯块。每个陶瓷芯块为直径1厘米、高1厘米的圆柱体。几百个芯块叠在一起装入直径1厘米、长约4米的细长锆合金材料套管内。这样的装置就是燃料棒。燃料棒中的反应属于重核裂变，其过程是——当中子轰击铀235的原子核时，引起裂变，铀核分裂为两个或两个以上中等质量的核（如分裂为钡和氪），同时释放2~3个中子。然后中子又去轰击另外的铀235原子核，引起新的裂变，这种连续不断的反应叫做链式反应。反应过程会产生大量的内能。 慢化剂：由于核反应所产生的中子运动速度过快，不易被铀核俘获，所以要用适当的方法把这些中子的速度降下来，变成慢中子。通常的方法是使用慢化剂，让中子与慢化剂的原子核发生碰撞而使速度降低。慢化剂是既不吸收中子，也不与中子发生核反应的物质,可以是重水、石墨、二氧化碳或轻水（即纯度很高的普通水）。福岛核电站的反应堆就是用轻水作为慢化剂的。
控制棒：核电站输出的能量多少需要根据电网的需求来调节，所以反应堆中链式反应的速度也要根据电网需求调节，调节反应速度的装置就是控制棒。控制棒由硼和镉等易于 吸收中子的材料制成，核反应压力容器外有一套机械装置可以操纵控制棒。控制棒插入反应堆中的深浅决定反应的速度——插入越深，吸收中子越多，反应速度越慢，完全插入反应中心时，能够吸收大量中子，将阻止链式反应的进行。
