在这样的“烧开水”过程中由于双重循环的隔离作用隔离了反应堆-蒸汽发生器-环境的循环，也就保证了核电设施的安全性。
而核反应中所产生的物质都在反应堆中集中。
继续看核裂变反应：
当一个“慢中子”击中铀-235原子核的时候铀原子核会捕获这枚“慢中子”继而分裂形成两个新的原子并释放出两到三个“快中子”。这是一个经典的反应堆反应。比较绝妙的一点就是“输入”了一个中子参与反应，最后“输出”中得到了更多的中子。这些中子又可以继续参与“输入”，最终反应可以持续进行。
上面W君从互联网上随便找了一个图片，细心的同学可能就会发现，图片中输入端是写的“中子”，但在W君的描述中写了“慢中子”。为什么这样写？咱们讨论的是传统的反应堆，这里就得提到铀-235对中子的吸收截面问题了。
注意：图片无法表示原子与原子核的真实比例
通常意义上认为一个原子的尺度是10⁻¹⁰米范畴，也就是10亿分之一米。但原子核的尺度则在原子的尺度上再小4-5个数量级。怎么直观认知这个尺度差异呢？
一个标准的足球场长度为120米宽度为90米，一个标准的四号足球的直径是20厘米。你以为是足球场和足球的比例关系吗？错！一个足球的直径达到了足球场的1/600，比原子核与原子的比例大多了！给你看足球场其实是告诉大家原子核的大小仅仅是足球场上一粒不到一毫米的沙粒的大小。
现在的议题其实就很简单了，你在距离球场几万米的高空（铀-235原子平均间隔0.24× 10⁻¹⁰米）扔下一粒沙粒（中子，尺度1.6~1.8 × 10⁻¹⁵米），准确的命中足球场上的一粒大一点的沙粒（铀-235原子核，7.4 × 10⁻¹⁵米 ）。
这件事基本上就是不可能的对吧？那么如果在扔下去的那粒中子小沙粒所行进的路线上叠加足够多的足球场（铀原子）就可以成功的依靠概率取胜，让这粒小沙粒可以至少命中一个足球场上的沙粒（铀原子核）。
这个概率就是铀-235原子的“中子吸收截面”。
但理解这个问题之后你还是不会知道为什么铀-235对慢中子的吸收截面大于快中字的吸收截面，是不是？那么我们来看原子核。
这是2020年6月3日，《自然》杂志在线发表了题为《它开辟了一个全新的宇宙：革命性的显微镜技术首次看到单个原子》中单个原子的影像。原子的尺度大小实际上是一个统计学结果，本身的原子核原子核都是高频震荡的。从空间上的直观感觉就是忽大忽小。当一个中子快速的穿过原子空间的时候，有可能这片大大的足球场正在“缩地成寸”，那么中子就遗憾的错过了与原子核融合在一起的机会，这样反应截面就必然减小了。
这件事和大家玩游戏的时候一样，在一些落石关的时候跑得越快越不容易被石头砸到。
但你的目的如果是确保自己有更大的概率被石头砸到，那么最好的策略就是慢慢走了——慢中子。
因此，在很多反应堆中就有了减速剂，例如水、重水、石墨……都是为了在中子的路径上消耗中子的能量，让中子的运行速度慢下来。
当然了，如果我们要造核武器，那么小的空间内就无法容纳减速剂了，增加中子行进路径中和铀-235原子核相撞的概率还有一种方法就是提高铀-235的浓度，搞成高浓缩铀就可以了。
当然了，具体提高到多少恰好就涉及安全问题了，咱们就不多说了，但方向就是这个方向。
说回咱们的主题，这件事和核废料有什么关系呢？其实统计学的东西就在里面没有哪个中子可以确保击中铀-235的原子核，还可能击中铀-238的原子核，或者击中什么其他的奇奇怪怪的原子核，这些都是“核反应”。
当中子击中铀-238后，有一系列的反应：
首先生成铀-239，在短暂的时间后进行贝塔衰变，生成镎239，再经过短暂的贝塔衰变，这些原本只能做穿甲弹的铀-238就转变成了可以做原子弹的钚-239。就问你一句爽不爽？
这些钚-239就存在于核废料中，等着你下一轮提取、加工、再用，甚至——你想搞点厉害的，也不是不行（当然，别瞎搞）。具体可以参考之前的专栏文章：
当然了，生成钚-239的同时，实际上还有一种更有用的元素被制造出来，这就是钚-238。
哎～有新元素了，Am（镅）这东西哪里来的？这是铀-238在反应堆中捕获了多个中子，最终生成了钚-241，再由钚-241衰变（周期大约是14.4年）最终生成了镅-241，这种镅-241也可以继续捕获中子，变成镅-242，然后再贝塔衰变成锔（Cm），锔再经历一次阿尔法衰变，损失掉两个质子和两个中子就变成了钚-238。
所以说核反应堆中的陈年老料那才叫一个金贵。
说了半天，那么钚-238干嘛的？这是人类核热电池的主要材料！
这主要来源于钚-238的自发热特性，钚-238会有阿尔法衰变，不断的放出氦核。在这个过程中会释放大量的热量。即使不对钚-238采取任何动作，每克钚-238都具有0.54瓦的热功率。因此我们看到大块存在的钚-238都是烧红了的样子。
这种发热并不是他们在炉子里被烧红的，而是因为大块的钚-238本身所释放的热量无法消散而将自己直接烧红的特殊现象。
由于有了钚-238这种不间断发热的热源，我们就可以利用塞贝克效应制造热电池。
通常这种电池的寿命可以达到70-80年，功率可以高达数百瓦甚至数千瓦，在难以补充燃料的各种空间探测器上，装配以这种原理的热电池就可以持续的为设备供电。
例如，新视野号探测器上，就包含了利用钚-238放热作为能源供给方式的“放射性同位素热电机”。
如果觉得太空里我吗很远，那么钴-60这种让人闻风丧胆的东西实际上也是在核反应堆中生产出来的。
普通的金属钴原子量为59，是一种常见的稳定元素，将钴-59丢到核电站反应堆中，钴-59也会俘获一个中子，就形成了钴-60。
这个东西在军事中被假想为“钴弹”，是一种想象中的强辐射武器，以伽马射线杀伤敌军，据传一枚钴弹可以毁灭整个欧洲。当然了，这玩意存在于幻想中，还没有靠谱的技术实现。
但在核电站中生产出的钴-60被广泛的用于工业、医疗、食品、军事等各个领域。
原因在于，当钴-59俘获了一个中子后，会进行贝塔衰变，可以放出能量高达315 keV的高速电子成为镍-60，与此同时还会放出两束伽马射线，其能量分别为1.17及1.33 MeV。这是世界上最好的伽马射线源。
我们日常吃的很多草莓、樱桃、猕猴桃等水果，就是通过钴-60伽马射线灭活的，一方面利用伽马射线可以有效的在不破坏结构的前提下杀死植物活细胞以免高端植物种子被窃取再次种植保护植物知识产权，另一方面，食物中的病菌也会在伽马射线的辐照下迅速杀灭，这样对于水果的保鲜也会更加有利。
在现代农业的范畴下，其实从大蒜、西红柿到猕猴桃等一系列的高端高产作物都会经过钴60灭活装置处理。
不仅仅如此，其实医院中的伽玛刀本质上也是一个钴-60辐射源在起到关键作用。
从早期全机械全手动的伽玛刀：
到现在医院中所使用的大功率全自动伽玛刀：
其本质上是没有任何原理级变化的，改用自动设备主要的原因是保护医师不接触过量辐射。毕竟在针对于病患来讲，几天照一次，而操作伽玛刀的医生如果用纯手动装置就成了一照照一天了。
再有，各种核裂变产物以及反应堆产物也都是宝贝。例如核医学“老三样”（碘-131、锝-99m、铯-137），这些东西都是在核电站废料中提取的。有的会用作治疗剂、有的会当作示踪剂。由于放射性元素自身衰变特性，即便是有“纯天然产物”在矿石中也几乎没有什么开采价值，反而这些元素的最佳获取途径恰恰就是大部分人嫌弃的核废料。
不过，这里要说一点题外，有一些反应堆产物现在也会在反应堆之外去制作。例如刚刚提到的锝-99m。仔细看——“锝-99m”，在书写元素同位素的时候一般是元素名称+原子量，例如“铀-235”，当然了U-235、铀235，²³⁵U这样写都是可以的，W君这样写“铀-235”就是为了在网络平台上打字方便。但是“锝-99m”，后面有一个“m”，这就是不是一个常见的同位素书写方式了。
在核反应中一个元素变为另一个元素，当元素中质子数量相等而中子数量不等的元素出现，就叫做“同位素”（Isotope），例如铀-235和铀-238，他们的质子数都是92，“同位”是指在元素周期表上的“位置相同”。例如氕氘氚都是氢元素，它们三个互为同位素。元素周期表的位置相同，证明了它们本身有相同的外层电子数量和电子轨道结构。呈现的特征就是拥有几乎完全相同的化学性质。例如氕氘氚都可以贡献一个电子和氧结合形成H2O。
因此它们的化合物就是水（H₂O）、重水（D₂O）、超重水（T₂O），当然了化学只是物理的皮毛而已，不会研究得很深入，不太客气的说就是“盲人摸象”，但是基本日常生活、基础研究够用罢了。但是如果深入核物理学去讨论问题，那么只有同位素还远远不够，锝-99m是锝-99的“核同质异能素”（Nuclear isomer），“核同质异能素”什么概念呢？结构质量相同，能级不同。
例如，这是一个铃铛：
这也是一个铃铛：
它们的差别在哪里呢？
静止的铃铛是“基态”，我们用“锝-99”这样的形式表示，在晃动发生的铃铛是“亚稳态”，我们用“锝-99m”这样的形式表示。
当然了，有的元素有很多不同的亚稳态，这里我们就得提到老鼠夹子的存在形式了，放在抽屉里的，打开弹簧的，夹到老鼠的，没夹到老鼠的……
例如钴-60，实际上就有 钴-60m1、钴-60m2、钴-60m3等各种不同的“核同质异能素”，都是“老鼠夹子”，但细节上还是有区别……其实，元素周期表只是一个二维表工具，在核物理学上如果要扩展是可以扩展成五维结构的。
说回主题，大部分的核废料处理现在是做填埋，例如在地下几百米甚至上千米的深处把核废料储存起来。
但是由于核废料中大量放射性元素都是在变动变化的，这种处理方式就有点简单粗暴了。
真正正确的方式其实是在合适的时间点提取出我们需要的东西。
这样才是把“核废料”做到真正的物尽其用。填埋这种方式其实很笨，但有点象当年我们把稀土矿渣用来铺路的方式，都是等到有合适的技术后再拿出来用。
现在大家知道稀土矿值钱了，是因为我们有了提取技术，这些矿渣的价值上升了几万倍。核废料也是一样的，核废料中的值钱玩意要远比稀土矿渣中的价值高很多，所以，对于核废料的处理，也和稀土一样是关系到国家战略的一个领域。这不，这几年在核工业中就兴起了MOX了吗，MOX（Mixed oxidefuel，混合氧化物燃料），大部分MOX就是从核废料乏燃料中再次提取出来的一种混合物。也就是说很快，很多核反应堆是可以再次“烧炉渣”的。
截止到去年年底，中国核电站装机数量已经排在世界第三、核电站发电量已经排在世界第四，很快，如何处理核废料的问题也就是我们再次实现稀土神话的一个领域。所以，W君看有些人提“核电站不好、核废料没法处理”这样的观点，就像很多很多年前看有一些人唱衰“电解铝污染环境、能源消耗太大”的感觉了。
人嘛，最重要的是要有前后眼睛，国家也是一样的。返回搜狐，查看更多