核反应堆的必要条件（核反应堆能量高度集中）

核反应堆，又称为原子能反应堆或反应堆，是能维持可控自持链式核裂变反应，以实现核能利用的装置。合理布置核反应堆核燃料，可以实现在无需补加中子源的条件下，核反应堆可发生自持链式核裂变。反应堆包括裂变堆、聚变堆、裂变和聚变混合堆，从应用角度看，一般是指裂变堆。本文以裂变堆和以发电为目的的发电堆为例。

核反应堆原理。原子核与核外电子组成原子，质子与中子组成原子核。当铀235的原子核受到外来中子轰击时，一个原子核会吸收中子分裂成两个质量较小的原子核，同时放出2-3个中子。这些中子又去轰击另外的铀235原子核，引起新的裂变，这就是链式反应。在链式反应的过程中，原子核中的能量会被释放出来。

核反应堆的组成：核燃料、使中子慢化以增加与原子核碰撞机会的慢化剂、载热体、按照人的意愿决定工作状态的控制设施、防止对人造成伤害的防护装置、防止各种事故引起核泄漏的安全设施。可分为活性区，反射层，外压力壳和屏蔽层。

其中，活性区是主要的，由核燃料、慢化剂、冷却剂和控制棒等组成。慢化剂。就是用来使快中子能量减少。控制棒（如镉、银、铟等），在反应堆中起到补偿和调节中子反应性以及紧急停堆的作用。冷却剂，由主循环泵驱动，在一个回路中循环，从堆芯带走热量并传给第二回路，使蒸汽发生器产生高温高压蒸汽，以驱动汽轮发电机发电。当前反应堆中，61%是压水堆， 24%是沸水堆，重水堆约占5%。屏蔽层，为了防护中子、γ射线和热辐射，在反应堆和大多数辅助设备周围设置钢、铅、普通混凝土和重混凝土的屏蔽层。

链式反应产生的大量热能，用循环水或其他物质带走热量，使水变成水蒸气，推动汽轮机带动发电机发电。

核能发电与火电站相比，非常清洁，但也存在一些问题，如铀的开采和提纯并非是一个清洁的过程。非正常运行的核电站可能带来大问题。核废料在几百年之内都是有毒的，运输核燃料往返于核电站有一定的风险。

优点：能量高度集中，燃料费用低廉，综合经济效益好。1公斤铀-235或钚-239提供的能量在理论上相当于2300吨无烟煤，低于常规发电成本，所需的燃料数量少，污染环境较轻。

核能，因为它不需要空气助燃，可作为地下、水中和太空缺乏空气环境下的特殊动力。又由于它耗料少、能量高，可以实现一次装料，长时间供能，作为火箭、人造卫星、宇宙飞船、航空母舰、潜艇等设备的特殊动力。

人类第一台核反应堆诞生于芝加哥大学，叫芝加哥一号堆，因此，芝加哥大学也成为人类的"原子能诞生地"。