核动力航母更换燃料原因

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• 螃蟹

• 是因为核燃料密度下降吗？听过一个说法是，核燃料就像电动车的锂电池，并不是说彻底报废才需要更换，而是使用过程中功率下降到一定程度就得换料了。

是的，一般的核反应堆基本都是这样，核燃料在反应堆中发生核反应，会产生大量的乏燃料，乏燃料本身仍然是含有许多可裂变核素的。

例如通常难裂变的铀238核素是核燃料中常见核素之一，一般来说也没人指望这东西能在反应堆中裂变释放能量。但是实际上铀238是可以吸收中子的，吸收中子后的铀238就变成了铀239核素，而铀239核素不稳定，可以连续发生两次贝塔衰变，依次变成镎239核素和钚239核素。而这个钚239核素也是可裂变核素之一。

类似道理，铀238还可以吸收更多的中子，并衰变成钚240、钚241等可裂变核素。这些核素有些性质不稳定，会发生自发裂变并释放能量。

所以不难看出，核燃料在反应堆中转化而成的乏燃料，其中的核素种类很杂，既有未裂变的铀235核素，也有未参加反应的铀238核素，还有各式各样的新生成的核素，如裂变产物核素和上文提到的辐照生成的可裂变核素。乏燃料中的这些核素的性质各不相同，因此其特性也难以等量齐观，在当前技术条件下是不易作为核燃料直接利用的。必须送到乏燃料处理机构中进行分类处理才能发挥作用。

当然随着技术进步，核反应堆的技术也在不断进步，目前有很多科学家都在尝试直接将乏燃料作为核燃料的技术。例如下一代核电技术中，盖茨院士就提出过“行波堆”核电技术路线，并以他出钱、我国出人的方式与我国核电技术人员进行合作从而进行行波堆的技术研发。

行波堆的运行机制类似于行波管而得名，或者用更容易理解的话说就像根蜡烛。具体来说就是核燃料装在一个长管型的反应容器内，核燃料的反应从长管的一端开始，形成一道行波，向另一端前进。行波的后方是基本裂变完毕的核废料，而不是当前技术条件下裂变后含有大量可利用成分的乏燃料。核裂变行波运行到长管的另外一端后，全部核燃料耗尽，反应堆随之报废。一般预计行波堆由于能够将核燃料全部裂变完毕，因此单个反应堆的使用寿命可达几十年，而且基本不会造成核扩散风险。