Re: [問卦]被輻射感染的怎樣死去?

[peteroreo (輸光囉~)]

  我想簡單說明一下臨界質量，連鎖反應的原理大家都知道，當一個中子打到可裂材料

  (鈾235、鈽249、鈾233)時產生分裂反應並放出2~3個中子，引發更多的核分裂反應。

  說的簡單，實際上沒這麼理想，並不是說中子遇到可裂材料就會的合在一起發生分裂，

  實際上原子核在原子中佔的體積非常小，大概是足球場(原子)中間放一個十元硬幣(原

  子核)，今天一個中子往一個原子衝過去要撞到核的機會不高。拿射箭做比喻應該比較

  容易了解，若想把箭(中子)射中靶(原子)已經不太容易了，更何況是要射中靶上紅心

  中間的一個黑點(原子核)。所以這是個機率的概念，如果你射到箭靶上任何一個地方

  機率都是一樣的，那你想要看到射中紅心的機會高的話，是不是紅心的面積越大越好?

  這就是反應發生的機率單位，微觀截面(barns，10^-24 cm^2)。

  另外是巨觀截面，中子束穿過塊體時發生反應的機率，單位是1/cm，想像一道光(中子

  束)打在裡面有均勻小球厚一公尺的透明玻璃塊(反應材料)上，每顆球(原子核)的半徑

  是0.1公分，而小球在玻璃塊裡的密度是一立方公尺有一千個(原子密度)，那麼照射範

  圍一平方公尺的光束會被擋掉多少呢(產生反應)?大概是6.28%，穿過一塊會少6.28%，

  再放一塊又會少6.28%，所以穿過每單位距離(一公尺)這樣的玻璃塊會少掉6.28%的光，

  在這裡微觀截面的類比就是小球的截面積。一般會遇到的情況是一塊材料裡面會有不止

  一種的元素，所以中子穿過材料單位距離發生反應的機率，是各元素在材料中的原子密

  度乘上微觀截面再加起來就是材料巨觀截面。在這事故中就是要計算單位體積的溶液裡

  有多少個U-235原子，乘上分裂截面582.2barn可得知中子穿過單位距離發生反應的機率

  。如果機率低的話，那就需要很大的體積讓中子有夠長的距離可以發生反應，密度已知

  體積就可以換算成質量，這就是臨界質量。

  實際上臨界計算還包括很多要考慮的因素，可裂材料與中子碰撞後，中子不一定會被吸

  收，然後也不一定產生核分裂反應。如果中子能量非常高，碰到核之後就像子彈打到人

  體就直接穿過去了，所以一般產生連鎖反應的是要靠熱中子，也就是室溫下熱運動的速

  度比較容易被核吸收(剛剛的分裂截面數據是對於熱中子的)，因此要產生連鎖反應需要

  中子緩速劑(水或石墨)將分裂產生的高能快中子減速成熱中子。另外中子被核吸收後除

  了分裂外，有機會以gamma射線的形式釋放能量，以及其他非可裂材料也都會吸收中子

  ，所以每次分裂產生的2~3個中子在減速到熱中子並且被可裂材料吸收發生核分裂反應

  之前，很容易會被其他東西吸收掉或是流失掉，所以一次分裂反應產生的中子剛好能夠

  產生下一次分裂反應的狀況就叫做臨界。超臨界就是一次反應可以發一次以上的反應，

  造成中子通量增加，次臨界則相反。在核電廠裡就是用控制棒在控制臨界，用硼酸來停

  止連鎖反應，鎘和硼的中子吸收截面是2450和759barns，一般水只有0.664barns而已。

  順便一提，加拿大CANDU重水式反應器用重水當作緩速劑及攜熱工作流體，重水的吸收

  截面只有0.00133barns中子很少會被吸收，所以可以直接用天然的鈾來當燃料。

  由以上討論可知，即便是已經達到臨界值量，一般情況也不一定說就會發生連鎖反應，

  只能說機會變得很高很高，之前幾次亂搞都沒事那真的是運氣。

: → XXXXXXXX:小弟不懂 但冒昧問一句 圓型是圓柱體嗎 圓筒?            03/18 00:36

  延續前文，長圓桶的話，同樣體積就只有一個方向比較容易產生分裂，整體來看就很

  難產生連鎖反應了。

  有人在問拿液態氮作為冷卻劑使用，這是不太合經濟效益的，要裝滿整個反應槽那要多

  少錢阿?而且液態氮吸熱後產生氮氣那會產生非常高的壓力，這可真的就爆炸了，此外

  過大的溫度差產生的應力也會使得護套破損。如果現在救災用液態氮，那倒下去可能會

  發現啵啵啵的冒出大量氣體，還沒破的護套熱漲冷縮破掉，低溫還使得壓力槽圍阻體的

  金屬脆化無法承受壓力而破掉，氣體順便把東西帶出來噴得到處是，到時候我只敢窩在

  HEPA出氣口，還得蓋個鉛磚房才敢住了，呵呵。

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