什么是核能
我們一聽到核能,首先就會想到氫彈、原子彈等核武器,給我們的感覺是能量巨大,輻射厲害,非常危險。我們來一起來了解下核能,是不是我們想的那樣。
人們開發核能的途徑有兩條:一是重元素的裂變也就是核裂變,質量較大的核俘獲中子后分裂成兩個(或多個)中等質量核,如鈾的裂變;二是輕元素的聚變也就是核聚變,把兩個或多個輕核結合成質量較大的核,如氘、氚、鋰等。重核裂變或輕核聚變使核的結構發生變化,形成新核,并放出一個或幾個粒子的過程叫核反應。核能是原子核結構發生變化重新分配和組合時釋放出來的能量,也稱“原子能”。核聚變比核裂變釋放的能量更大。其中原子是組成單質和化合物的最小微粒,有質子、中子和電子組成。原子的核心部分稱為原子核,由質子和中子組成。
物質所具有的原子能比化學能大幾百萬倍以至一千萬倍,其中核聚變比核裂變釋放的能量更大。利用能自持進行的原子核裂變或聚變反應瞬時釋放的巨大能量,產生爆炸作用,并具有大規模毀傷破壞效應的武器。主要包括裂變武器(第一代核武器,通常稱為原子彈)和聚變武器(亦稱為氫彈,分為兩級及三級式)。核武器也叫核子武器或原子武器,是指包括氫彈、原子彈、中子彈、三相彈、反物質彈等在內的與核反應有關的巨大殺傷性武器。
核反應不會產生加重地球溫室效應的二氧化碳,不會對造成空氣和污染,釋放能量巨大,例如:1公斤鈾原子核全部裂變釋放出來的能量,約等于2700噸標準煤燃燒時所放出的化學能。所以還可以用作核電、衛星或船艦的動力,使衛星、核潛艇、航空母艦的續航能力大大提高。
核能是怎么產生的
核能,它來自于原子核。應該說凡是星球都應該有核能。核能的產生有兩種途徑:一種是較重的原子核分裂成兩個中間質量的原子核時會釋放出熱量;另一種是兩個較輕的原子核聚合成一個中間質量的原子核時也會釋放出熱量。
如此說來任何原子核都存在核能(也說“原子能”)?其實確實如此,不用懷疑。關鍵的問題是怎樣才能使原子核發生裂變或者聚變和如何人工控制這種裂變或者聚變過程。
目前人們發現有三種原子很容易發生裂變,它們是鈾-235、钚-239和鈾-233。而只有鈾-235是天然存在的。其他兩種可以人工制造。這種原子只要吸收一個中子就會發生裂變同時釋放出熱量和2-3個中子。釋放出來的中子又可以用于其它原子的裂變,使裂變反應一直持續下去。這個過程稱之為鏈式反應。如果是用于原子彈,這個反應過程不需要控制,希望它反應得越快越好。如果是用于核反應堆,就需要加以控制。一般是用石墨或者鎘把多余的中子吸收掉一部分,使反應速度減慢。
核聚變所需要的條件非常難得,比如氘和氚的聚變反應需要極高的溫度(1500萬攝氏度)和壓強(3000多億大氣壓)。當今的科學技術很難達到。原子彈爆炸以后,人們發現原子彈爆炸瞬間產生的高溫和高壓能滿足核聚變的條件,還可以制成威力更大的核武器,這就是氫彈。1952年第一顆氫彈爆炸后,科學家們一直在努力尋求把氫彈爆炸的過程加以控制,然后源源不斷地取出其中的核聚變能造福人類。
核能的應用形式
1、核裂變,打開原子核的結合力。
核裂變是目前主要的核能發電和產生動力的形式,可用來建造核電站、生產或科研用反應堆、核動力裝置、核武器等等。
2、核聚變,原子的粒子熔合在一起。
聚變主要應用在氫彈領域、目前可控的、可持續的核聚變還遠遠沒達到。
3、核衰變,自然的慢得多的釋能形式。
核衰變,也是較廣泛的應用于醫療、食品、生物、采礦等等業務,具體應用可搜索輻照裝置、射線加速器等詞條。
核能的應用有哪些
1、發電或者提供動力(核電站,艦載或者星載核反應堆)
2、活化分析(分析物質組成);
3、放射性偵察或者檢測(海關用的一種機器);
4、殺死或者消除癌細胞(醫學);
5、改良新品種(農業);
6、探傷(工業);
7、海水淡化(最高效的海水淡化方式);
8、用于制造核武器(原子彈、氫彈等)。
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