為什麼說鈾 235 可能會用完?

發電要用鈾235,鈾235丰度很低,所以一百年就會用完這很好理解。

但不是可以用鈾238生產鈈239嗎?鈾238都可以用於坦克裝甲和穿甲彈了,肯定儲量很大。難道核電站不能使用鈈239?

還有加拿大的坎杜反應堆,直接用天然鈾發電,天然鈾也是夠用的吧?

為啥還說鈾235可能會用完?


在反應堆當中消耗的是天然鈾中的鈾235,以及鈾238少量吸收中子後轉化而來的鈈239。鈾235是唯一天然存在的易裂變核素,天然鈾當中的鈾235隻有0.711%,其餘的鈾238被稱為可轉換材料。而反應堆當中消耗一個鈾235原子同時能轉化的鈈239原子的比例稱為轉換比。在壓水堆或沸水堆當中,轉換比約0.6,重水堆(比如CANDU),轉化比為0.8,所以在這兩類反應堆當中,天然鈾資源利用率是很低的,不到1%。在快堆中轉換比可以大於1,此時稱增殖比,反應堆也稱為增殖堆。

由於壓水堆需要鈾濃縮,部分鈾235分配在尾料中,計算濃縮損失和乏燃料中的鈾和鈈損失,實際消耗了天然鈾的0.6%,如果將乏燃料中的鈈製成MOX燃料返回使用,可以使利用率增加20%~30%。但MOX燃料在壓水堆中只能回用一次,其後質量會大幅度下降。重水堆的天然鈾利用率相當於壓水堆的1.38倍,但乏燃料由於可裂變核素很少,目前沒有回收價值。也就是說熱中子堆的天然鈾利用率很難超過1%,只有在增殖堆當中,才可能從0.711%鈾235出發利用餘下的鈾238,當然考慮燃料循環中的損失,大致最終可以利用天然鈾的50%~60%。

此外也可以利用釷(釷232)作為可轉換材料,吸收中子衰變轉化為易裂變的鈾233,鈾233—釷的燃料循環有可能在某些熱中子堆(重水堆和高溫氣冷堆)當中實現幾乎等於1的轉換比,但釷燃料循環的啟動依然需要易裂變核素,並且較鈾-鈈燃料循環來講在燃料循環周期、後處理方面困難更大。釷同樣也可以在快堆中增殖,但相比鈈,在快堆中使用沒有優勢,更適合快堆增殖熱堆使用的設想。

至於天然鈾資源,目前世界鈾資源探明儲量為709.66萬t鈾(價格低於260美元/kgU),價格低於130美元/kgU的廉價鈾資源約為530萬噸,另有預測的300萬噸常規鈾資源儲量,預測的非常規鈾資源約3000萬噸(來自磷礦共生和黑色頁岩),海洋當中有約40億噸鈾(但利用成本可能高達數百美元甚至更高)。在考慮核電增長的情況下,廉價鈾資源滿足人類50年左右的核電需求(純熱中子堆利用),不考慮增長可滿足一百多年。考慮核電佔世界發電量的比例只有10%左右,也就是這部分鈾資源在壓水堆中利用相當人類10多年的發電量。

如果以快堆利用,上述鈾資源的發電量可以乘以50倍,再考慮目前以貧鈾和乏燃料形式存在的170萬噸鈾資源,僅廉價和已開採的鈾資源相當的發電量就相當於當前世界年發電量的數百倍,再計算釷資源(鈾地殼丰度的3~4倍,在幾乎沒有需求的情況下已探明儲量接近廉價鈾資源)和非常規鈾資源,不考慮增長的情況下,基於快堆的核裂變能源可以滿足人類數千年級別的能源需求,甚至更久。

遺憾的是商業化快堆尚未成熟,雖然示範快堆已有相當長的運行經驗,然而快堆在經濟性上處於顯著的劣勢(建設成本樂觀預計相當輕水堆電廠的2.5倍,燃料循環費用預計是輕水堆電廠的5倍以上),安全性上存在大型快堆在反應性控制、嚴重事故後果等方面的擔憂,在可預見的未來,作為商業核電是不成熟的,但快堆在嬗變消毀次要錒系元素和鈈庫存方面有很大應用價值,仍有發展的必要。

退一步講,海水提鈾工程實現,並能將鈾價格控制在1000美元/kgU以下,輕水堆核電的資源問題也不是問題——核電價格和天然鈾價格關係不是那麼密切,天然鈾價格約佔當前核電成本的5%左右,並不是決定核電的經濟性的決定因素,在該鈾價格下,輕水堆可能對快堆仍有一定優勢,快堆完全可以放棄高增殖比來完善安全性和嬗變等方面的需求。


你問題里不是回答的很明白了嗎,u5丰度低,所以100年用完就沒了,u8又不是u5,u5用完了就用u8轉換到pu9發電唄,快堆就這原理,號稱對整個u資源利用提高60倍,大約能用6000年。福建霞浦的快堆示範工程在建了


1:生產Pu239需要強烈的中子照射,這需要你首先有一個工作的反應堆,及其燃料

增殖堆還是在研究

2:CANDU用的是天然鈾中的U-235


首先,u8u9pu9是這麼一個過程,其中主要的是u8到u9這一步,但u8變u9的反應截面(就是發生反應的概率)分布是不均衡的,快(高能)中子截面大,熱(低能)中子截面小。說的通俗點就是中子飛得越快,它越容易將u8變成u9。而現在的電站用的都是熱中子堆,反應堆中為了讓新生的快中子快速慢下來加入了大量的慢化劑(u5裂變主要靠熱中子),所以快中子的壽命都很短,只有少部分可以使u8變u9。至於為什麼都是熱堆而不用快堆呢?高贊答案已經說得比較明白了,這裡就不再贅述。

其次,至於candu那用的是天然u,但也只能利用u5。它之所以能用天然u,是因為它是用重水做慢化劑的,而重水的慢化吸收比很好,可以使快中子更多更好地變成熱中子(給u8的就更少了),這樣使得很少的u5就能達到臨界。

最後,要想解決這個問題呢,快堆是很好的解決方法,還有就是聚變裂變混合堆了,聚變外麵包一層裂變,充分利用聚變多餘的中子,和裂變多餘的輻照,兩全其美。當然,這還得看聚變啥時候能實現了-_-||


這個問題就和煤為什麼會用完一樣的


大神講的太複雜了,我簡單介紹一下:引發核裂變需要中子,然而並不是隨便一個中子都會與核燃料發生裂變。這些中子的能量是不同的。

低能的中子一般稱作熱中子,它與U235發生裂變的截面(概率)大。易於同熱中子發生裂變的還有Pu239和U233。

核電站當然可以用Pu239,但鈈239是自然界中不存在的,它是一種人造放射性核素,U233也是如此。

需要人工製備的放射性核素比天然的當然要多很多工序,不易獲得,而天然存在的U235,就理所當然的被核電站廣泛使用。然而U235在自然界中比較稀少,自然界中99.27%的鈾都是238,U235的含量只有0.7%左右。

U238可以生產Pu239,用來生產Pu239需要專門設計的增殖反應堆,將高能量的快中子打入鈾238中。這種快中子反應堆也是下一代人類要學習掌握的核能技術,但在工程實際應用上面有許多難題,如高能的中子對設備的照射時設備的損傷輻射外泄、在生產Pu239過程中產生的放射性廢物處理、以及可能牽扯到Pu239擴散引發的政治擔憂等,都有待解決。

加拿大candu堆使用重水來做減速劑、還有早期用石墨來減速的石墨堆,使用的都是天然鈾,而現在的輕水堆用的都是U235富集度2%-3%的鈾燃料。

這是由於中子源發射出的快中子需要在慢化劑中減速,變成熱中子後才能與天然鈾中的U235發生裂變,快中子在不同材料中的減速效果是不一樣的,如氕元素減速效果最好,但氕元素會吸收中子,氘元素減速效果略差,但它吸收中子較少。通過計算之後的安排燃料的布置,可以做到在天然鈾中實現可持續的鏈式裂變。


地球上有限啊,又不能循環製造,所以支持可再生能源。或者可再生核燃料


木星上不都是核燃料嗎


今天的新聞,中國將鈾使用率提高到95%以上,這下用不完了。


這種問題連我這個高中生都知道,有問的價值么,先去百度再來吧。

其實就是首先它會消耗,其二它不能再生這麼簡單的一個問題。。


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