如果有人跟你說(shuō)，在現實(shí)生活中有一種“魔爐”，這種“魔爐”非常與眾不同，隨著(zhù)“魔爐”內部燃料的不斷燃燒，內部的燃料不僅不會(huì )減少，反而還會(huì )越燒越多。一般人都會(huì )認為這些話(huà)不合常理，可能會(huì )認為這是不可能的，現實(shí)生活中怎么可能會(huì )有這種違背常理的東西呢？

當然上面所說(shuō)的“魔爐”并不是無(wú)稽之談，科學(xué)家確實(shí)成功研發(fā)出了這種“魔爐”，它確實(shí)可以實(shí)現上面這點(diǎn)，“魔爐”內部的燃燒的燃料確實(shí)越燒越多。

講到這里大家可能會(huì )感到不可思議，這究竟是什么黑科技呢？“魔爐”又運用什么原理能做到讓內部的燃料越燒越多呢？

這種“魔爐”叫做钚(Pu)核裂變反應堆，也叫快中子核反應堆?！澳t”利用了钚-239原子的核裂變反應，在反應堆內部燃料燃燒(裂變)時(shí)不僅會(huì )消耗钚-239原子，同時(shí)在燃燒過(guò)程中還會(huì )生成钚-239原子，燃燒過(guò)程中钚-239原子的生成量大于燃燒消耗的钚-239原子，也就是上面提到的燃料越燒越多。

“魔爐”的工作原理:

钚-239原子的原子核在被高速運動(dòng)的中子撞擊時(shí)會(huì )發(fā)生核裂變反應，钚-239原子裂變時(shí)會(huì )釋放出大量快中子，裂變生成的快中子可以繼續撞擊钚-239原子的原子核，這樣就會(huì )引發(fā)鏈式反應讓钚-239原子的裂變過(guò)程可以繼續進(jìn)行下去，這與鈾-235原子的核裂變反應相似。

钚-239

自然界中的鈾(U)原子主要是鈾-238原子，鈾-238原子并不像鈾-235原子那樣容易發(fā)生核裂變反應。雖然鈾-238原子不容易發(fā)生核裂變反應，但是鈾-238原子卻可以捕捉快中子變?yōu)殁?239原子。鈾-239原子的原子核非常不穩定會(huì )發(fā)生β衰變，原子核內部釋放出一個(gè)電子變?yōu)轱?Np)-239原子，镎-239原子的原子核同樣也非常不穩定也會(huì )發(fā)生β衰變，原子核內部釋放出一個(gè)電子變?yōu)轭?239原子。

原子核反應方程式:

U238 + n → U239

U239 → Np239 + e-

Np239 → Pu239 + e-

如果在钚核裂變反應堆中加入鈾-238原子，钚-239原子裂變時(shí)釋放出的快中子就可以被鈾-238原子捕捉，鈾-238捕捉快中子之后變?yōu)殁?239原子，鈾-239原子再經(jīng)過(guò)兩次β衰變生成钚-239原子。鈾-238原子捕捉快中子生成的钚-239原子的數量實(shí)際上會(huì )大于钚-239原子裂變時(shí)的消耗量。這樣反應堆內部的核裂變燃料钚-239原子就會(huì )隨著(zhù)核裂變的進(jìn)行逐漸增多。

钚核裂變反應堆的優(yōu)勢:

1、更高的燃料利用率:

相比傳統的鈾核裂變反應堆構建的核電站，钚核裂變反應堆構建的核電站省去了鈾-235原子提純的高額成本，钚核裂變反應堆可以將不易發(fā)生核裂變反應的鈾-238原子轉化成容易發(fā)生核裂變反應的钚-239原子，實(shí)現了變廢為寶的目的。

2、裂變釋放的能量更多:

钚-239原子的核裂變反應相比鈾-235原子的核裂變反應，钚-239原子的核裂變反應過(guò)程釋放的能量要更大。

3、鏈式反應更容易形成:

相比鈾-235原子，钚-239原子更容易發(fā)生鏈式反應，而且钚-239原子的核裂變反應比鈾-235原子的核裂變反應更加劇烈。