减速剂,又称中子减速剂。在一般情况下,可裂变核发射出的中子的飞行速度比其被其它可裂变核的捕获的中子速度要快,因此为了产生链式反应,就必须要将中子的飞行速度降下来,这时就会使用中子减速剂,对慢化剂的要求是对中子铍有较高的散射截面和低的吸收截面。常用的固体减速剂有石墨(C)、铍(Be)、氧化铍(BeO)等,常见的液体减速剂有有轻水(H2O)、重水(D2O)等。
在核反应堆内U等核分裂物质在分裂时,放出的中子速度秒速约3万km(能量平均约为2MeV),很难命中原子核,所以为提高核分裂的几率,继续维持连锁反应,则必须减缓中子速度,使之变为秒速2000m的低速中子即所谓热中子(能量约为0.025ev)。减速材料的用途就是把这种高速中子减缓成慢中子
重水(氘,D2O),重水与普通水看起来十分相像,是无臭无味的液体,它们的化学性质也一样,不过某些物理性质却不相同。普通水的密度为1克/立方厘米,而重水的密度为1.056克/立方厘米;普通水的沸点为100℃,重水的沸点为101.42℃;普通水的冰点为0℃,重水的冰点为 3.8℃。参与化学反应的速率比普通水缓慢、重水的一个分子是由两个重氢原子和一个氧原子组成,相对分子质量是20。
此外,普通水能够滋养生命,培育万物,而重水则不能使种子发芽。人和动物若是喝了重水,还会引起死亡。
重水的特殊价值体现在原子能技术应用中[2] 。制造威力巨大的核武器,就需要重水来作为原子核裂变反应中的减速剂,作中子的减速剂,也可作为制重氢的材料,普通水中含量约为0.02%(质量分数)。重水主要用于核反应堆中作减速剂,它可以减小中子的速率,使之符合发生裂变过程的需要。
重水和普通水一样,也是由氢和氧化合而成的液体化合物,不过,重水分子和普通水分子的氢原子有所不同。重水(氘,D2O)的吸收截面小,并可发生(γ,n)反应而为链式反应提供中子;缺点是价格昂贵,还要细心防止泄漏损失、污染和与氢化物发生同位素交换。重水的减速能力为0.18cm,减速比为2100倍,减速长度为100cm,徙动长度为101cm。
用重水即氧化氘(D2O)作为减速剂的核反应堆被称为重水反应堆,或简称为重水堆。不过,重水反应堆不单可以使用普通铀,而且会把铀238转化成为可制作核弹的钚。印度、巴基斯坦、以色列、北朝鲜都是以这样方法制造核燃料。为了防止核子武器扩散,重水的生产和出售在很多国家都受到限制。
重水外观上和普通水相似,是无色、无嗅无味的液体.密度比普通水大,熔点、沸点比普通水高.由于重水分子量大,运动速度慢,所以在高山上的冰雪中,特别是在南极的冰雪中重水含量微乎其微,水(氧化氢)的密度最小,是地球上最轻的水。重水在自然界中分布较少,在普通水中约含重水0.015%。由于含量少,制备难,所以它的售价较高(约16元/毫升)。