含有1厚的nb1zr覆層。台灣小說網
www.192.tw控制棒的對中由軸承定位、對其驅動由與電動機相連的軸來完成。控制棒提供足夠多的負中子值，即使在堆芯被淹時，能使反應堆處于次臨界。在正常值時是即使一個控制棒在啟動時被卡住，堆芯仍可照常運行。
屏蔽體︰因為這種設計要根據飛行器和任務要求而定。safe400最可能用的主要中子屏蔽材料是裝在不銹鋼ss溶器罐中的氫化鋰lih，在這種溶器罐中需要鋪設不銹鋼織網，以保持lih成型或有助于導出沉積在屏蔽體中的熱量。如果沉積的能量過高，部分的be和或b4c可能被置于lih前。熱交換器可以對大量的γ射線屏蔽和對一些中子的屏蔽。對于高原子序數γ射線屏蔽可能就不需要了，除非劑量要求非常苛刻。整個圍繞或穿過屏蔽體的氣流管道的設計要涉及許多的參數，散熱器的布置、屏蔽錐角、反應堆和屏蔽體之間的間隔都對屏蔽體的質量有相當大的影響。對于nep裝置，氙xe推進劑放置于反應堆與負載之間可以大大減小γ屏蔽質量時間依貯存箱中的物項而定。一旦概念空間飛船設計完成，詳細的屏蔽體設計也將開始。
反應堆的質量︰safe400反應堆設計的質量底線為大約512kg，這個“反應堆”質量評價包括堆芯、熱管、反射體、控制棒以及堆芯支撐固定系統。這不包括隔熱體、與儀表和控制系統有關的部件、屏蔽體、可能的航天器軟著陸時用的減速傘、或與其它子系統相結合的超結構。由于簡化，反應堆已定義不應包含許多無關的質量，而且試驗原型已建成並已稱重量。從材料類別細分質量︰nb1zr為158kg；un為145kg；be為125kg；re為59kg；b4c為11kg；beo為10kg；na為4kg。
臨界計算︰通常，臨界計算是任何反應堆設計中要進行的重要計算，首先，對正常keff有效中子增殖因子︰一個裂變代的中子總數除以上一代中子總數進行計算來驗證反應堆是否將臨界。這些計算包括控制棒的反應性值和當反應堆從室溫加熱到運行溫度時的反應性損失就是溫度偏差。對于safe400而言，熱膨脹對于溫度偏差影響較大，而多普勒效應影響較小。
反應性反饋機理︰safe400是一個快中子反應堆，溫度效應的中子截面小。因此，反應性響應的變化是由堆內溫度變化引起的，起主要作用的是系統的膨脹。nb1zr和re截面共振多普勒寬化對于堆芯反饋系數有20的貢獻。
燃耗︰在10年的運行期間，safe400的keff線性地從1.023降到1.015；反應性的降低幾乎都是由于u235的損耗；由于是快中子堆，裂變產物對反應性的影響可以忽略；再者由于高u235的富集度，只有最小限度的pu239產生只有6.5g。在反應堆緊急停堆時運行了長時間後，功率很快下降約滿功率的3，之後10分種內功率下降約滿功率的1，再之後的大約一個月功率進一步下降約0.1的功率。為防止過熱，在反應堆停堆後系統應導出4kw1功率，熱管的長裸段被保溫層包裹，熱交換器可以調節的讓4kw的非能動熱導出在正常運行時，能量也有損失，這樣減小了1的效率。
反應堆控制︰safe400是一個緊湊型的快中子堆，結果是溫度反應性反饋小、且是負值，中子的壽命也短。由于簡單和可預期的反應堆反饋特性，反應堆的控制不會有任何大的問題。非常短的中子壽命需要小心，在啟動和瞬態期間，避免任何的激起臨界工況。零功率的臨界將需要用于驗證所有的核特性以適合于核安全包括發射事故的情況和可以用于驗證反應堆的**溫度反應性，對于目前正在考慮的所有近期空間堆概念而言，這些控制問題從本質上說是相同的。小說站
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核安全︰safe400反應堆的核安全，按規定運行前堆芯放射性劑量對于公眾和個人都沒的可信的威脅。safe400的大多數安全問題與其它的核系統的類似，特別是在開發期間危險物質、貯存、運輸、環境影響等。safe400開發和實施的大部分環境、安全、和健康活動都將包含在現行的能源部的規則下。反應堆運行前的危險物質種類包括鈉、鈹、氫化鋰和燃料。safe400中的這些危險物質的數量不能表明對于任何大量安全的關注，安全問題特別涉及對以前空間反應堆許多考慮，並且從過去的項目中得到許多的經驗教訓。
弄清空間反應堆的安全和可靠性之間的差別是很重要的特別是那些將不在地球低軌道上運行的空間堆。一些參數對于地球陸地是至關緊要的如反應性反饋機理、過熱的情況而與反應堆的安全不相干，因為在運行期或之後，已忽略人的互相影響機會。
同樣，輻射試驗對于這個級別的反應堆安全不會有什麼影響。需要零功率臨界來驗證在正常和非正常工況下的中子物理性能，同時對反應堆控制系統的和機械安全鎖定的非核試驗也是需要的；
空間反應堆主要的安全問題是避免非故意的臨界，特別是在發射事故期間。這是迄今一直的安全工作焦點。
在水浸的工況期間，safe400被設計為保持次臨界狀態，利用了由于水慢化使中子譜移動。反應堆含有大量的re，可以很快在吸收中能中子。在水浸期間反應堆能保持次臨界狀態是由于re在水浸期間比正常情況下吸收了較高中子份額。
空間核系統的發射批準由總統辦公室來準備確定。內部核安全小組insrp提供一個**的評價報告支持行政部門做出決策。批準過程已很好地建立，並且最近在同位素系統上得到良好的實踐。過程將是相似的，對于反應堆而言某些方面會更簡單，但卻在技術問題上有所不同。
說到這里，林向陽也很累了，他現在回想起來，翻譯這些資料時，他正在人家的地盤上打工，時不時還要受到一些人的攻擊和誹謗。那時他翻譯東西也只是個業余的愛好，做這事他並沒有的什麼目的，只是覺得在這個世界上有人在做這些研究，讓他感到敬佩他們這些人與他也不認識，林向陽能想到的只是搞這些研究的人都住在地球的那一邊，想到這些，林向陽感到格外孤獨，可能到死他不會與這些人認識，他就像宇航員一樣，在太空飄著......所不同的是，他只是用“翻譯”與他們進行著“聯系”。
第二十七章核彈之謎
要說反應堆與原子彈是有相近之處的話，那就是原子彈和作為核電站用的快堆了，那就是都沒有慢化劑。都是用快中子引發裂變。雖然都沒有慢化劑，而且都是用快中子引發裂變，但還是有一系列的差別。
原子彈使用鐶或高濃鈾，鈾238的量沒有或者很少。而快堆中鈾238很多。鈾238俘獲中子後大多不會裂變，它要轉化為鐶239後才易裂變。經過這道轉換後，作為核電站用的快堆的能量釋放速度，就受到極大限制。
原子彈內與裂變無關的材料少。而快堆為了維持長期運行，並將堆內原子核裂變產生的熱送出來，堆內有大量的結構材料和冷卻劑。它們的存在既增加了中子的吸收，又使中子的速度有一定程度的慢化，延長了中子存在時間。這是限制核電站用的快堆功率增長速度的另一個因素。台灣小說網
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原子彈采用高效**的聚心爆炸，使核燃料很快密集在一起，將鏈式反應的規模急劇擴大，也就是我們說的達到瞬發超臨界狀態；而作為核電站用的快堆，只要一達到瞬發臨界，堆芯很快就會散開，難以維持鏈式反應。目前的控制手段，已可以保證快堆不至于達到瞬發臨界。
原子彈的裝料超過維持鏈式反應所需的量多，而快堆的裝料僅僅稍微多于維持鏈式反應的需要，並有負反饋效應有抑制作用的效應。由于這些原因，快堆不可能像原子彈那樣爆炸。
我們所謂熱中子是指能量為1電子伏以下的中子。鈾235吸收中子裂變時，放出的中子是能量為2兆電子伏特的快中子。在熱中子堆中，幾乎所有的裂變都是由熱中子引起的。為了實現鏈式反應有兩種方法，其一是提高鈾中鈾235的濃度，使快中子引起的裂變能持續進行下去；另一種方法是用水、石墨等作慢化劑，把快中子慢化為熱中子鈾235對熱中子的裂變幾率大，對低濃度鈾也可使裂變反應繼續進行下去，這就是熱中子反應堆的原理。
所以人們不用擔心什麼核電站的反應堆會像原子彈那樣爆炸。
原子彈是核武器之一，它主要利用鈾235或鐶239等重原子核的裂變鏈式反應釋放的能量，產生爆炸作用，具有大規模殺傷破壞效應。
而利用重氫氘或超重氫氚等輕原子核的熱核反應原理制成的熱核武器或聚變武器，通常稱為氫彈。
煤、石油等礦物燃料燃燒時釋放的能量，來自碳、氫、氧的化合反應。一般化學**如梯恩梯爆炸時釋放的能量，來自化合物的分解反應。在這些化學反應中，碳、氫、氧、氮等原子核都沒有變化，只是各個原子之間的組合狀態有了變化。核反應與化學反應則不一樣。在核裂變或核聚變反應里，參與反應的原子核都轉變成其他原子核，原子也發生了變化。因此，人們習慣上稱這類武器為原子武器。但實質上是原子核的反應與轉變，所以稱核武器更為確切。
核武器爆炸，不僅釋放的能量巨大，而且核反應過程非常迅速，微秒級的時間內即可完成。因此，在核武器爆炸周圍不大的範圍內形成極高的溫度，加熱並壓縮周圍空氣使之急速膨脹，產生高壓沖擊波。地面和空中核爆炸，還會在周圍空氣中形成火球，發出很強的光輻射。核反應還產生各種射線和放射性物質碎片；向外輻射的強脈沖射線與周圍物質相互作用，造成電流的增長和消失過程，其結果又產生電磁脈沖。這些不同于化學**爆炸的特征，使核武器具備特有的強沖擊波、光輻射、早期核輻射、放射性沾染和核電磁脈沖等殺傷破壞作用。核武器的出現，對現代戰爭的戰略戰術產生了重大影響。
林向陽想起了他在上小學時，就對防原子彈的做過演習，他至今沒有弄明白，那種爬在地下的方法是否有效現在想來，那方法也可能是一種自我安慰罷了，試想一下沖擊波過來的可怕......他記得那個訓練的日子，大約就是1970年的樣子吧。
算了，現在我們還是看看原子彈的原理吧，雖然現在被原子彈炸的可能性不大，但世界上幾個國家的確有不少這樣的家伙。
在說原子彈的結構之前，不看看原子彈的裝藥。到目前為止，能大量得到、並可以用作原子彈裝藥的還只限于鈾235、鐶239和鈾233三種裂變物質。
鈾235是原子彈的主要裝藥。要獲得高加濃度的鈾235並不是事，天然鈾235的含量很小，大約140個鈾原子中只含有1個鈾235原子，而其余139個都是鈾238原子；尤其是鈾235和鈾238是同一種元素的同位素，它們的化學性質幾乎沒有差別，而且它們之間的相對質量差也很小。因此，用普通的化學方法無法將它們分離；采用分離輕元素同位素的方法也無濟于事
為了獲得高加濃度的鈾235，早期，科學家們曾用多種方法來攻關。最後“氣體擴散法”終獲成功。
鈾235原子約比鈾238原子輕1.3，所以，如果讓這兩種原子處于氣體狀態，鈾235原子就會比鈾238原子運動得稍快一點，這兩種原子就可稍稍得到分離。氣體擴散法所依據的，就是鈾235原子和鈾238原子之間這一微小的質量差異。
這種方法首先要求將鈾轉變為氣體化合物。到目前為止，六氟化鈾是唯一合適的一種氣體化合物。這種化合物在常溫常壓下是固體，但很容易揮發，在56.4c即升華成氣體。鈾235的六氟化鈾分子與鈾238的六氟化鈾分子相比，兩者質量相差不到百分之一，但事實證明，這個差異已足以使它們分離了。
原子彈的另一種重要裝藥是鐶239。鐶239是通過反應堆生產的。在反應堆內，鈾238吸收一個中子，不發生裂變而變成鈾239，鈾239衰變成 239， 239衰變成鐶239。由于鐶與鈾是不同的元素，因此雖然只有很少一部分鈾轉變成了鐶，但鐶與鈾之間的分離，比起鈾同位素間的分離來卻要容易得多，因而可以比較方便地用化學方法提取純鐶。
鈾233也是原子彈的一種裝藥，它是通過釷232在反應堆內經中子轟擊，生成釷233，再相繼經兩次β衰變而制得。
後兩種裝藥是通過反應堆生產的。它們是依靠鈾235裂變時放出的中子生成的，也就是說，它們的生成是以消耗鈾235為代價的，絲毫也離不開鈾235。從這個意義上來說，完全可以把鈾235稱作“核火種”，因為沒有鈾235就沒有反應堆，就沒有原子彈，就沒有今天大規模的原子能利用。
有了核裝藥，只要使它們的體積或質量超過一定的臨界值，就可以實現原子彈爆炸了。只是這里還有一個原子彈的引發問題，也就是如何做到不需要它爆炸時，它就不爆炸；需要它爆炸時，它就能立即爆炸。這可以通過臨界質量或臨界尺寸的控制來實現。
從原理上講，最簡單的原子彈采用的是所謂槍式結構。兩塊均小于臨界質量的鈾塊，相隔一定的距離，不會引起爆炸，當它們合在一起時，就大于臨界質量，立刻發生爆炸。但是若將它們慢慢地合在一起，那麼鏈式反應剛開始不久，所產生的能量就足以將它們本身吹散，而使鏈式反應停止，原子彈的爆炸威力和核裝藥的利用率就很小，這與反應堆超臨界事故爆炸時的情況有些相似。因此關鍵問題是要使它們能夠極迅速地合在一起。
將一部分鈾放在一端，而將另一部分鈾放在“炮筒”內，借助于烈性**，極迅速地將它們完全合在一起，造成超臨界，產生高效率的爆炸。為了減少中子損失，核裝藥的外面有一層中子反射層；為了延遲核裝藥的飛散，原子彈具有堅固的外殼。
在槍式結構中，每塊核裝藥不能太大，最多只能接近于臨界質量，而決不能等于或超過臨界質量。因此當兩塊核裝藥合攏時，總質量最多只能比臨界質量多出近一倍。這就使得原子彈的爆炸威力受到了限制。
另外在槍式結構中，兩塊核裝藥雖然高速合攏，但在合攏過程中所經歷的時間仍然顯得過長，以致于在兩塊核裝藥尚未充分合並以前，就由自發裂變所釋放的中子引起爆炸。這種“過早點火”造成低效率爆炸，使核裝藥的利用率很低。一公斤鈾235或鐶239全部裂變，大約能釋放18000噸梯恩梯當量的能量，一顆原子彈的核裝藥一般為1525公斤鈾235或68公斤鐶239，以此計算，“小男孩”的核裝藥利用率還不到百分之五。
“小男孩”就是1945年8月，美國投到日本廣島的那顆原子彈，它采用的就是槍式結構，彈重約4100公斤，直徑約71厘米，長約305厘米。核裝藥為鈾235，爆炸威力約為14000噸梯恩梯當量。
當然，研究發現，鈾在正常壓力下的密度約為19克厘米3。在高壓下，鈾可被壓縮到更高的密度。研究表明，對于一定的裂變物質，密度越高，臨界質量越小。
根據這一特性，在發展槍式結構的同時，還發展了一種內爆式結構。在槍式結構中，原子彈是在正常密度下用突然增加裂變物質數量的方法來達到超臨界，而內爆式結構原子彈則是利用突然增加壓力，從而增加密度的方法達到超臨界。
在內爆式結構中，將高爆速的烈性**制成球形裝置，將小于臨界質量的核裝料制成小球，置于**中。通過電雷管同步點火，使**各點同時起爆，產生強大的向心聚焦壓縮波又稱內爆波，使外圍的核裝藥同時向中心合攏，使其密度大大增加，也就是使其大大超臨界。再利用一個可控的中子源，等到壓縮波效應最大時，才把它“點燃”。這樣就實現了自持鏈式反應，導致極猛烈的爆炸。
內爆式結構優于槍式結構的地方，在于壓縮波效應所需的時間遠較槍式結構合攏的時間短促，因而“過早點火”的幾率大為減小。這樣，內爆式結構就可以使用自發裂變幾率較大的裂變物質，如鐶239作裝藥；同時使利用效率大為增加。
美國投于日本長崎的那顆原子彈代號叫“胖子”，采用的就是內爆式結構，以鐶¬239作核裝藥。彈重約4500公斤，彈最粗處直徑約152厘米，彈長約320厘米，爆炸威力估計為20000噸梯恩梯當量。
原子彈之後的發展就是氫彈，或稱為熱核武器。氫彈利用的是某些輕核聚變反應放出的巨大能量。它的裝藥可以是氘和氚，這些物質稱為熱核材料。按單位重量的物質計，核聚變反應放出的能量比裂變反應更多，而且沒有臨界質量的限制，因而氫彈的爆炸威力更大，一般要比原子彈大幾百倍到上千倍。
不過熱核反應只有在極高的溫度“幾千萬度”下才能進行，而這樣高的溫度只有在原子彈爆炸時才能產生，因此氫彈必須用原子彈作為點燃熱核材料的“雷管”。
氫彈爆炸時會放出大量的高能中子，這些高能中子能使鈾238發生裂變。因此在一般氫彈外面包一層鈾238，就能大大提高爆炸威力。這種核彈的爆炸，經歷裂變聚變裂變三個過程，所以稱為“三相彈”。它的特點是成本低、威力大、放射性污染多。
還有一種新型核彈，即所謂中子彈。中子彈實際上可能是一種小型氫彈，只不過這種小型氫彈中裂變的成分非常小，而聚變的成分非常大，因而沖擊波和核輻射的效應很弱，但中子流極強。它靠極強的中子流起殺傷作用，據稱能做到“殺人而不毀物”。
原子彈是用鈾制造的，也可以用鐶制造，但鐶是通過鈾而制得的。而氫彈則必須用原子彈來引。因此，歸根結幫，核武器、熱核武器的制造都離不開鈾。因此，在過去，在今天，在今後相當長一個時期內，最重的天然元素之所以重要，首先在于軍事上的需要。
當然，作為放出巨大能量的核爆炸，也能在和平建設中有著應用前景。如進行一次百萬噸梯恩梯當量級的核爆炸
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