第65题-增殖反应堆是什么东西？

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快中子增殖反应堆（Fast breeder reactor），或称快中子滋生反应堆、快滋生反应堆、快堆等，是一种核子反应器，核燃料和一颗快中子在核分裂后产生更多的中子，且利用增殖性材料吸收快中子后形成可裂变物质，产生的燃料多于消耗的燃料。另外也有利用热中子进行滋生反应的“热滋生反应器”。

核燃料中包含两种成分，一种是如铀-235、钚-239等容易产生分裂的同位素，称为“可裂变物质”，另一种是如铀-238等的，捕捉到一个中子后可以转变为相对应的可裂变物质，因此称为“增殖性材料”，如铀-238可转变为钚-239，钍-232可转变为铀-233。

核燃料进行裂变反应时，每次的裂变会产生2到3个中子，如果反应器的核裂变都将由快中子所诱发，这类的反应器就称为快中子反应器。快中子有的会逃出核心、被其它材料吸收或被燃料本身吸收，若能有至少一个中子能再诱发分裂，核反应就能持续下去，形成链反应。而在反应器中，可裂变物质一方面因分裂而消耗，另一方面却因增殖性材料捕获中子变为可裂变物质而增加，若增加的速度快过消耗的速度，这种反应器就称为滋生反应器。

由于快中子反应器的中子未经任何核反应就离开炉心比例较大，因此炉心外围会包上一层由增殖性材料组成的围包（blanker）。增殖性材料吸收由核心逃离出来的中子后，转变为可裂变物质，可搜集作为下一座快中子反应器的核燃料。由于是将原本不足以进行连锁反应的材料变成可以使用的材料，因此有增加铀矿利用率100倍的可能性，对于核燃料有限的问题有很大的帮助。但是制造出来的核燃料也可被用于制造核武器，因此快滋生反应器的研发是有疑虑的。

另一方面，需尽量增加每个中子诱发分裂而释放出来的中子数（称为η值），理论上至少要达到2，若中子没有消耗，则其中一个用于诱发下一个核分裂，另一个则被增殖性材料吸收，这样可裂变物质增加的速度才能刚好等于消耗速度，由此可知滋生反应器的η值必须大于2。以铀-235、钚-239和铀-233等做为可裂变物质的η值，在快中子反应器中分别为2.10、2.45和2.31，且铀-238也是含量最多的铀同位素，故大部分发展快中子增殖反应堆的国家都以钚-239为可裂变物质，以铀-238为增殖性材料。只有是用20-30%的铀-235作为可裂变物质。