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                                                                                  反應堆生產钚
 (1) 反應堆輻照
    核反應堆既可作為科學研究裝置，也可作為一種生產設備。有動力堆，有生產堆。核反應堆工作原理如圖3.11所示。
    反應堆里裂變放出的中子，經過減速劑降低能量變成慢中子。這些慢中子，有的與鈾-235發(fā)生裂變，釋放大量能量和繼續(xù)放出中子；有的則被鈾-238俘獲而生成超鈾元素。鎘是專門吸收中子的，控制棒插入深，被吸收的中子多，參加反應的中子就少，裂變功率降低；反之，裂變功率就提高。監(jiān)測反應堆功率，適當調節(jié)控制棒的深淺，就可保證反應堆安全運行。
    建造反應堆是一項復雜的工程，它涉及核物理、中子物理、熱工學、放射性防護和放射性廢物處理等學科。由于核能的廣泛應用，需要建造各式各樣的核反應堆，因此在大學里專門設置有“反應堆工程”專業(yè)。圖3.12是熱中子增殖堆容器剖面圖，它是反應堆的核心部分。
一個鈾-238原子核，俘獲一個中子變成鈾-239。在幾天中，鈾-239自發(fā)地經過兩次b衰變變?yōu)轭?239。
n + 238U ? 239U + g
239U ? 239Np + e- + n     （半衰期24分）
239Np ? 239Pu + e- + n    （半衰期2.35天）
    钚-239是個高度可裂變的同位素。1940年在美國發(fā)現(xiàn)了這種元素后，他們很快建造了生產钚的反應堆，用于制造原子彈。
    把金屬鈾放在反應堆中照射后，產生的同位素經過化學方法分離出钚-239。這種化學分離方法，比物理方法分離鈾-235要容易些?；瘜W分離過程必須在兩種非常困難的條件下進行：
①即使是極少量（幾克）的钚，也必須從幾噸重的鈾燃料棒中分離出來。
②钚的毒性極大，必須注意防護。
(2) 輻照冷卻期
    當反應堆中的鈾-238經過足夠時間的照射，生成相當數(shù)量的钚-239后，將輻照過的燃料元件從反應堆內取出，并放入水中貯存2～4個月。在此期間，強放射性的裂變產物經衰變后，其放射性大大減弱；與此同時，早先由鈾-238形成的镎-239，也大多轉變成钚-239。這段貯存期稱為冷卻期。
(3) 分離钚-239
    采用化學方法。輻照燃料經過冷卻后，可用若干不同的方法將钚與鈾和裂變產物分離開?；瘜W方法是通常用于大規(guī)模生產的方法。钚能以幾種不同的氧化態(tài)或化學價態(tài)存在，而且在某些化合價時其化學性質與鈾的完全不同。根據(jù)這一特點，預先配制一種溶液，使其中钚和鈾具有不同的氧化態(tài)和不同的化學性質。然后選擇沉淀法或溶劑萃取法便可以相當容易地分離出钚。常用磷酸三丁脂(簡稱TBP)–煤油作溶劑。