它聽起來不像災難性的
使用術語“臨界性”可能看起來違反直覺來描述正常狀態。 按照日常用語,這個詞經常描述可能發生災難的情況。 儘管如此,在核電領域,“關鍵性”表明反應堆安全運行。
臨界性是一個平衡的狀態
核反應堆使用鈾燃料棒 - 細長的含有可裂變材料顆粒的鋯金屬管 - 通過裂變產生能量。 裂變是分裂鈾原子核以釋放中子的過程,而中子又分裂更多的原子,釋放更多的中子。 臨界性意味著反應堆正在控制持續的裂變鍊式反應,其中每個裂變事件釋放足夠數量的中子以維持正在進行的一系列反應。
在關鍵性的平衡狀態下,核反應堆內的燃料棒正在產生和失去恆定數量的中子,核能係統穩定。
裂變以非常高的熱量和輻射形式產生大量的能量。 這就是為什麼反應堆安置在密封在厚金屬鋼筋混凝土穹頂下的結構中的原因。 發電廠利用這種能量和熱量產生蒸汽來驅動發電的發電機。
控制關鍵性
當反應堆啟動時, 中子的數量以受控的方式緩慢增加。 反應堆堆芯中的中子吸收控制棒用於校準中子的產生。 控制棒由中子吸收元素如鎘,硼或鉿製成。
桿越深入反應堆堆芯,桿吸收的中子越多,裂變發生越少。 根據是否需要更多或更少的裂變,中子產生和功率,技術人員將控制棒拉入或降低到反應堆堆芯中。
如果發生故障,技術人員可以遠程將控制棒插入反應堆堆芯,快速吸收中子並關閉核反應 。
什麼是超臨界?
在啟動時,核反應堆短暫進入產生更多中子的狀態。 這種情況被稱為“超臨界”狀態,它可以使中子的數量增加,產生更多的能量。 當達到預期的發電量時,進行調整以使反應堆處於維持中子平衡和發電的臨界狀態。 有時,例如維護停機或加油,反應堆處於“亞臨界”狀態,以致中子和發電量減少。
遠離其名稱所提出的令人擔憂的狀態,臨界性是核電廠產生持續穩定的能量流的理想和必要的狀態。