切尔诺贝利中，在RBMK反应堆控制棒尖端为什么要设计一截石墨？ 硼控制棒

为什么核反应堆中用镉或硼做控制棒？ 可以吸收中子，中子的多少决定了核反应的程度和速度。所以可以控制核反应的快慢。核电站的工作原理和结构 2113核电站工作原理：核电站（nuclear power plant）是利用核裂变5261(Nuclear Fission)或核聚变(Nuclear Fusion)反应所释放的的能量产生电能的发4102电厂。目前商业运转中的核能发电厂都是利用核裂变反1653应而发电。核电站一般分为两部分：利用原子核裂变生产蒸汽的核岛（包括反应堆装置和一回路系统）和利用蒸汽发电的常规岛（包括汽轮发电机系统），使用的燃料一般是放射性重金属：铀、钚。如果除去核反应堆，核电站和火电站除了生成蒸汽的热源不同外，差异很少。一般的热电厂都有燃料供应来产生热，比如说天然气、煤或石油。对于核电厂来说，它需要的热来自于核反应堆中的核裂变。当一个相当大的可裂变原子核（一般为铀-235或钚-239）被一个中子轰击时，它便分裂为两个或更多个部分，同时释放出能量和中子，这个过程就叫做核裂变。原子核释放出的中子会继续轰击其它原子核。当这个链式反应被控制的时候，它释放出的能量便可用来烧水，产生出的水蒸气会驱动涡轮机，从而产生电能。需要记住的是，核爆炸中发生的是“不受控制的”链式反应，而核反应堆中的裂变速度无法达到核爆炸所需要的速度，这是因为商业用核燃料的浓度还不够高。链式反应被一些能够吸收或减慢。反应堆中的控制棒的工作原理是什么？ 吸收中子，使核反映得到控制调控系统主要是由吸收中子很强的物质镉或硼制成的控制棒和相应的自动控制系统组成。当反应强烈时，反应堆中的控制棒将插入的深一些，使被吸收的中子增多，因而链式反应减慢；反之，将控制棒从活性区向外拉出一些，反应速度将加快。切尔诺贝利中，在反应堆控制棒尖端为什么要设计一截石墨？ 因为当时比较穷，用的铀燃料也是浓缩程度低的，所以为了正常反应时可以加大功率需要一些更强的慢化剂，正常状态下控制棒前端的石墨是插入反应堆的，替代了轻水，所以即使燃料不好也可以有足够的功率，然后降低功率时继续插入硼的部分就会起作用，减速效果也更好，如果完全是硼的话那么里面就是轻水做慢化剂没有石墨效果好，当时切尔诺贝利出事是因为关闭了安全系统，手动拔出过多安全棒，而且手动拔出会拔过头，安全棒本来应该有一部分石墨在反应堆也拔出了，所以插入后石墨最先接触大大地高了反应速率。看别人的答案，这好像也是唯一解，问题是设计时没考虑到这点我觉得很难以理解，拔出时不管手动还是自动石墨完全留在反应堆才是正常设计切尔诺贝利中，在反应堆控制棒尖端为什么要设计一截石墨？ 这截石墨叫displacer，或者说置换剂。长度是4.5m，只比核心长度7m短一些。除了12根自动功率调整用的控制棒外，其他控制棒都有这截石墨displacer。当控制棒处于正常上止点时，这段石墨处于核心中间。它有两个作用：用来在控制棒未插入时，置换掉水，填充通道，增强反应率的（和石墨一样，轻水也是减速剂，但是对中子吸收比石墨大，因此此处如果是水，反应率会比用石墨填充来的低）。这样控制棒插入后会带来减少石墨和增加控制棒的双重效应，反应率的变化range更大，控制棒插入的效果更大，从而实现更有力的控制。用来在控制棒未插入时，填充通道，使得整个核心横截面上燃料、减速剂、冷却剂分布对称均匀，这样中子流分布更均匀，从而减少局部stress。也是为了实现更好的控制。所以此处设置石墨是很聪明的设计。但缺陷是在过度拔出后，再次插入时，过长的石墨替换水，会导致反应率飙升。我们先看看从正常operational的位置插入。插入时的核心垂直截面反应率变化：由于石墨比核心短一些，底部在插入时会产生石墨替代水的状况，造成局部反应率提高具体提高的幅度，取决于反应堆的运行点，核心功率密度分布。但是范围小时间短，并不会引发事故。完全到位后就消停了。

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