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(fā)核能的途徑有兩條:一是重元素的裂變也就是核裂變,質(zhì)量較大的核俘獲中子后分裂成兩個(或多個)中等質(zhì)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(jié)合成質(zhì)量較大的核,如氘、氚、鋰等。重核裂變或輕核聚變使核的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,形成新核,并放出一個或幾個粒子的過程叫核反應(yīng)。核能是原子核結(jié)構(gòu)發(fā)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(zhì)和化合物的最小微粒,有質(zhì)子、中子和電子組成。原子的核心部分稱為原子核,由質(zhì)子和中子組成。
物質(zhì)所具有的原子能比化學(xué)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(jìn)行的原子核裂變或聚變反應(yīng)瞬時釋放的巨大能量,產(chǎn)生爆炸作用,并具有大規(guī)模毀傷破壞效應(yīng)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(zhì)彈等在內(nèi)的與核反應(yīng)有關(guān)的巨大殺傷性武器。
核反應(yīng)不會產(chǎn)生加重地球溫室效應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)煤燃燒時所放出的化學(xué)能。所以還可以用作核電、衛(wèi)星或船艦的動力,使衛(wèi)星、核潛艇、航空母艦的續(xù)航能力大大提高。
核能是怎么產(chǎn)生的
核能,它來自于原子核。應(yīng)該說凡是星球都應(yīng)該有核能。核能的產(chǎn)生有兩種途徑:一種是較重的原子核分裂成兩個中間質(zhì)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(zhì)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(shí)確實(shí)如此,不用懷疑。關(guān)鍵的問題是怎樣才能使原子核發(fā)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(fā)現(xiàn)有三種原子很容易發(fā)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(fā)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(yīng)一直持續(xù)下去。這個過程稱之為鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。如果是用于原子彈,這個反應(yīng)過程不需要控制,希望它反應(yīng)得越快越好。如果是用于核反應(yīng)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(yīng)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(yīng)需要極高的溫度(1500萬攝氏度)和壓強(qiáng)(3000多億大氣壓)。當(dāng)今的科學(xué)技術(shù)很難達(dá)到。原子彈爆炸以后,人們發(fā)現(xiàn)原子彈爆炸瞬間產(chǎn)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(xué)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(yīng)用形式
1、核裂變,打開原子核的結(jié)合力。
核裂變是目前主要的核能發(fā)電和產(chǎn)生動力的形式,可用來建造核電站、生產(chǎn)或科研用反應(yīng)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(yīng)用在氫彈領(lǐng)域、目前可控的、可持續(xù)的核聚變還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒達(dá)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(yīng)用于醫(yī)療、食品、生物、采礦等等業(yè)務(wù),具體應(yīng)用可搜索輻照裝置、射線加速器等詞條。
核能的應(yīng)用有哪些
1、發(fā)電或者提供動力(核電站,艦載或者星載核反應(yīng)堆)
2、活化分析(分析物質(zhì)組成);
3、放射性偵察或者檢測(海關(guān)用的一種機(jī)器);
4、殺死或者消除癌細(xì)胞(醫(yī)學(xué));
5、改良新品種(農(nóng)業(yè));
6、探傷(工業(yè));
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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核能
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