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当铀-235原子发生分裂，会释放出中子，如果附近没有其他铀-235，中子会以射线形式散失。然而，如果这些中子有机会撞击到另一个铀-235原子核，就可能导致核反应。以下是三种可能的情况：
在核武器中，设计目标是达到超临界质量，以在短时间内实现全部裂变。而核反应堆则需要控制棒来调节中子，保持在临界水平。
燃料的浓缩度和形状影响铀的临界状态。例如，细薄的片状燃料易让中子逸出，而球形燃料可以更有效地实现临界反应。临界质量约为0.9公斤的铀-235和283克的钚-239是关键参数。
尽管核能发电因其清洁性备受赞誉，但它也面临一些挑战。铀的开采和提炼过程对环境不友好，且核电站的运行风险，如切尔诺贝利和福岛事故，凸显了其潜在问题。此外，乏燃料的长期放射性污染和安全储存问题尚未得到妥善解决，核燃料运输也存在风险。这些因素在一定程度上限制了美国建设新核电站的进程，公众对核能的顾虑和风险评估成为重要因素。
核反应堆，又称为原子反应堆或反应堆，是装配了核燃料以实现大规模可控制裂变链式反应的装置。
1.核反应堆利用可控的链式裂变反应来产生热能。在这个过程中，如铀-235、铀-233和钚-239等可裂变重元素在中子的撞击下发生裂变，从而释放出能量。
2.1942年12月2日，位于芝加哥大学的世界上第一座裂变反应堆成功达到临界状态，使用的燃料为天然铀，慢化剂为石墨。随后，苏联在1954年建成了首座核电站，美国在1961年则建成了首座商用的压水堆核电站。
3.核反应堆根据用途可以分类为：用于舰船推进、发电和供热的动力堆；用于生产裂变材料钚或氚的生产堆；以及用于材料和燃料辐照试验的试验堆等。根据结构，它们可以分为均匀堆、半均匀堆、非均匀堆、固体燃料堆、液体燃料堆、池式堆、壳式加压型反应堆和压力管式加压型反应堆等。
4.核反应堆所使用的核燃料主要包括铀-233、铀-235和钚-239。这些燃料在反应堆中受到中子的作用，引发核裂变反应，并释放中子和热量。核燃料的应用形式多样，包括纯金属、合金、化合物，以及作为液体燃料的水溶液、液态金属溶液和悬浮物。
5.慢化剂的作用是将快中子减速，使其转变为热中子或中能中子。常用的慢化剂有石墨和重水。石墨不仅慢化效果良好，而且加工性能也佳；重水虽然慢化效果更佳，但成本较高。
6.控制棒在核反应堆中扮演着补偿和调节中子反应性以及紧急停堆的重要角色。核电站通常使用的控制棒材料包括硼钢、银-铟-镉合金等。
7.冷却剂是由主循环泵驱动，在一回路中循环，负责从堆心带走热量，并传递给二回路中的工质，从而使蒸汽发生器产生高温高压蒸汽，进而驱动汽轮发电机发电。常用的冷却剂有轻水和重水。
核反应堆临界是指核反应堆中的核燃料装量达到或超过一定水平，使得链式反应能够持续进行的状态。
核反应堆临界是核能发电中的关键概念。在核反应堆中，核燃料通过核裂变产生能量，而链式反应则是核裂变持续进行的过程。链式反应的发生需要满足三个基本条件：有足够的裂变材料、中子能量足够高以及有适当的中子反射层。当反应堆中的裂变材料达到一个特定的质量，即临界质量时，链式反应就能自我维持并持续进行，此时反应堆就处于临界状态。
具体来说，当核燃料受到中子轰击时，原子核会分裂成两个较小的核，并释放出能量和更多的中子。这些中子又会轰击其他原子核，引发更多的核裂变，从而形成链式反应。在反应堆中，通过控制棒的插入和抽出，可以调节反应堆的功率和安全性。当控制棒插入反应堆时，会吸收中子，从而减缓链式反应的速度；而当控制棒抽出时，中子数量增加，链式反应速度加快。
为了确保反应堆的安全运行，必须精确控制反应堆中的核燃料装量和中子数量，以防止链式反应过于剧烈而导致反应堆失控。同时，反应堆的设计和运行也需要考虑各种安全措施，以应对可能出现的异常情况，如冷却系统故障、地震等。
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