核材料可以分为两大类:裂变材料和聚变材料。
裂变材料
裂变材料主要指那些能够发生核裂变反应的材料,它们在吸收中子后变得不稳定并分裂,释放出能量。常见的裂变材料包括:
铀-235:自然界中存在的铀同位素,广泛用于核反应堆和核武器中。
钚-239:通过在核反应堆中辐照天然铀制备,是核武器和某些核反应堆的燃料。
铀-233:与铀-235类似,也是一种常用的核裂变燃料。
钍:虽然不直接用于裂变反应,但其裂变截面大于铀-235,可用于制造钍-铀混合燃料。
聚变材料
聚变材料是指那些能够支持核聚变反应的材料,它们在高温下结合轻原子核形成重原子核,并释放出巨大能量。常见的聚变材料包括:
氘:氢的一种同位素,用于聚变反应。
氚:氢的另一种同位素,也是聚变反应中常用的燃料之一。
锂-6:锂的同位素之一,可用于聚变反应。
氘化锂-6:氘和锂-6的化合物,是聚变反应中常用的燃料形式。
核工程材料
除了裂变和聚变材料,核工程还涉及其他专用材料,如:
冷却剂材料:如水、重水、液态金属(钠、钠钾合金等)和气体(二氧化碳、空气、氦气等),用于导出核裂变产生的热量。
慢化材料:如石墨、铍、氧化铍、轻水和重水,用于将裂变中子慢化成热中子。
结构材料:如铁素体钢、不锈钢、基合金和锆合金,用于反应堆结构、燃料包壳和压力容器等。
控制材料:如铪、银-铟-镉合金、含硼材料和稀土材料中的钐、铒、铕、钆等,用于控制反应堆反应性。
核材料的选择和应用需要考虑其核性能、工程使用性能以及安全性等因素。核材料在现代能源供应和核武器制造中扮演着至关重要的角色