核能:核裂变和核聚变 核聚变核裂变

核聚变核裂变(核能:核裂变和核聚变)
核能:当一个重原子核分裂成两部分时 , 两个较轻原子核的结合能会大于原来的重原子核 , 所谓裂变过程释放能量 。另一方面 , 两个较轻的原子核结合成一个较重的原子核的聚合过程会释放能量 , 因为原子核在这个较重的原子核中结合得更紧密 。因此 , 释放原子能有两种方式——核裂变和核聚变 。
【核能:核裂变和核聚变 核聚变核裂变】核裂变原理:用中子轰击铀核 , 可以将后者分裂成两个中等质量的裂变碎片 , 同时释放大量能量和两三个快中子 。在适当的条件下 , 这些快中子会被其他铀原子核吸收 , 再次引起裂变 。如果我们继续这样下去 , 就会形成一个自持的链式反应 , 会让越来越多的铀核参与到链式反应中 , 释放出有意义的原子能 。

核能:核裂变和核聚变 核聚变核裂变

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裂变示意图
核裂变应用:核反应堆是发生大量核裂变的场所 , 在裂变过程中产生大量的中子、辐射、放射性裂变产物和热量 。
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核电站
(1)在原子能对经济发展的贡献中 , 最重要的是利用反应堆的热能发电 。1 kg铀-2资源网络35提供的能量理论上相当于约2300吨无烟煤 。在目前的实际应用中 , 1公斤天然铀可以替代20-40吨煤 , 大大节约了燃料成本 。
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核潜艇
(2)推进动力将反应堆的热能转化为机械能 , 可作为推进动力 。车辆核动力推进的主要优势是续航能力大 , 已成功应用于核潜艇、核导航空母船、核破冰船等 。对于核潜艇来说 , 由于核动力不需要氧气 , 合适的核潜艇可以在水下长期航行 , 成为名副其实的潜艇和隐藏在水下的机动导弹发射基地 , 具有极大的军事时间价值 。
(3)利用反应堆产生的能量直接加热应该有非常广阔的市场 , 目前还远远没有完全开发出来 。
(4)中子源反应堆是一种非常强的中子源 , 产生的中子比其他方法多得多 , 成本也低 。反应堆已经成为利用中子进行基础和应用研究的重要工具 。可能的研究领域包括核物理、放射化学、凝聚态物理、材料科学、生物学、生命科学、反应堆物理和反应堆工程 。反应堆作为中子源的另一个重要用途是产生放射性同位素 。
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中国第一颗原子弹
原子弹:原子弹类似于核反应堆 , 它同时利用了重核裂变链式反应释放的巨大能量 。但是在反应堆中 , 能量的释放是缓慢的、受控的和延长的 , 而在原子弹中 , 它是瞬时的和不受控制的 。原子弹爆炸时 , 在不到百万分之一秒的时间内释放出巨大的能量 , 使爆炸中心的温度立即上升到数千万度 , 压力上升到数十亿个大气压 , 将所有物质变成等离子体 , 形成一个火球 。高温高压下 , 各种核反应产生的中子和裂变碎片形成冲击波、光热辐射、穿透辐射、放射性污染、核电磁脉冲等杀伤破坏因素 。
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核聚变
核聚变:当非常轻的原子核聚合时 , 它们也能释放出大量的能量 。但由于参与聚变反应的原子核之间存在静电斥力 , 只有当原子核具有足够的动能时 , 才能克服它们之间的静电斥力 , 相互靠近进行核反应 。粒子加速器可以给一些轻原子核所需的高速 , 但以这种方式加速的1亿个粒子中 , 只有一两个能击中目标原子核 , 获得的能量远远小于消耗的能量 , 无法使聚合继续进行 。
另一种方法是让原子核处于非常高的温度 , 比如几千万度 。此时相当多的原子核有足够的动能实现聚合反应 , 反应中释放的热量足以引起温度升高 , 加速反应 , 引起自持聚变反应 。因为这种聚变反应是在高温下进行的 , 所以通常被称为热核反应 , 是太阳和其他行星的能量来源 。在太阳下 , 每秒钟有6亿吨氢聚合成氦 。


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