核反应堆燃料钍为什么比铀合适，这背后隐藏着哪些物理原理

当你把较重的原子分裂成两个较轻的原子时，会释放出大量的能量。例如，铀的一种同位素铀-235是很好的裂变材料，当它受到中子的撞击时，它会分裂成三个中子和两个较轻的粒子：钡-141和氪-92。然后这些中子又可以去撞击其它铀-235，继续发生着核反应。通过这种方式，它可以形成连续的链式反应，产生越来越多的能量。

这种能量是从哪里来的？如果我们考虑铀-235和入射中子的质量之和，我们会得到236.053个原子质量单位。然后我们把反应后的产物的质量加起来，只会得到235.867个原子质量单位，前后相差了0.186个原子质量单位。根据爱因斯坦质能方程，前后质量之差转化为了1.73亿电子伏特的能量。

打破原子核键所需要的能量越多，原子的结合能就越高，具有较高结合能的原子比具有较低结合能的原子更稳定。从低结合能到高结合能就释放了能量，它是原子核分裂过程中释放的结合能之差。铀的结合能比氪和钡的结合能还低，当铀分裂时，系统的整体结合能增加，这意味着钡和氪处于更稳定、更低能量的状态。

核废料问题

国外许多人反对核电站，其中一个主要的原因就是核废料产生的钚可以制造大规模杀伤性武器。还有重要的一点是，由铀-238嬗变产生的重元素中，大多数半衰期都非常长，这意味着我们不得不将这些核废料埋在地下数百年甚至数千年，我们的安全才得以保证。这是核废料的大问题，也是人们不喜欢核电的一个重要原因。

钍为何比铀更优秀

在这个反应堆中，天然存在的钍-232吸收了一个中子变成钍-233。然而，这种同位素并不是很稳定，它会经历β衰变成为镤-233。同样，这种同位素也是不稳定的，它将再次经历β衰变成为铀-233。我们从钍开始，绕了一圈又回到了铀。但与传统铀核电站不同的是，生成的铀都是可裂变的，没有铀-238的问题。最终，钍将全部转化为铀-233作为燃料消耗殆尽，也不大会产生相对危险的放射性废物。

在使用钍这方面，我国处于领先地位。去年，我国完成了世界首个新的钍熔盐反应堆。它只能在高温下工作，一旦发生意外，燃料就会自动凝固阻止核反应的继续发生，从而保证了安全。