原子核能

原子核能

原子核能亦稱“原子能”、“核能”。原子核結構發生變化時所釋放的能量。有聚變能和裂變能之分。前者是輕原子核相遇時聚合為較重的原子核時放出的巨大能量。人工的聚變目前只能在氫彈爆炸或由加速器產生的高能粒子碰撞中實現,還不能完成大規模聚變控制。後者是重原子核分裂為兩個質量相近的核 (裂塊) 時釋放出的巨大能量。在原子核反應堆中,這種能量已能控制和利用。

基本介紹

  • 中文名:原子核能
  • 定義:原子核結構發生變化釋放出的能量
  • 套用舉例:醫療衛生、食品保鮮
  • 屬性:原子名詞
定義,套用舉例,區別和比較,

定義

原子核的結構發生變化時能釋放出大量的能量,稱為原子核能,簡稱核能,俗稱原子能。注意原子核能屬於常規能源。

套用舉例

放射性同位素放出的射線在醫療衛生、食品保鮮等方面的套用也是原子能套用的重要方面。
利用鈾、鈽、釷等核燃料在核反應堆中核裂變所釋放出的熱能,將水加熱成高溫高壓蒸汽以驅動汽輪發電機組發電的一種發電方式。用核能發電的電廠就叫做核電站。除了威懾作用以外,發電是核能的最常見的用途。

區別和比較

在發現原子核能以前,人類只知道世界上有機械能,如汽車運動的動能;有化學能,如燃燒酒精轉變為二氧化碳氣體和水放出熱能;有電能,當電流通過電爐絲以後,會發出熱和光等。這些能量的釋放,都不會改變物質的質量,只會改變能量的形式。
例如,兩輛完全相同的汽車,都是5噸,一輛在運動,一輛是靜止的,如果運動的車一旦與靜止的車發生碰撞,猛然停止時,動能雖然失去了,可我們發現,汽車在相撞處變得很熱。這是什麼原因呢?汽車的動能轉變成了撞擊點金屬的熱能。但是,原子能比化學反應中釋放的熱能要大將近5000萬倍:鈾核裂變的這種原子能釋放形式約為2億電子伏特(一種能量單位),而碳的燃燒這種化學反應能量僅放出4.1電子伏特。原子能是怎樣產生的呢?鈾核裂變以後產生碎片,但所有這些碎片質量加起來少於裂變以前的鈾核,那么,少掉的質量到哪裡去了,就是因為轉變成了原子能。愛因斯坦用E=mc^2的公式來表示,即:能量等於質量乘以光速的平方。由於光速是個很大的數字(c=299792458m/s),所以質量轉變為能量後會是個非常巨大的數量。 在核反應過程中,原子核結構發生變化釋放出的能量,又稱核能,20世紀30年代末,科學家發現,用中子轟擊鈾原子核,一個入射中子能使一個鈾核分裂成兩塊具有中等質量數的碎片,同時釋放大量能量和兩三個中子;這兩三個中子又能引起其他鈾核分裂,產生更多的中子,分裂更多的鈾核.這樣形成的自持鏈式反應,可在瞬間把鈾核全部分裂,釋放出巨額能量.鈾235可以被任何能量的中子特別是運動速度最慢的熱中子分裂.鈾238隻能被運動速度很快的快中子分裂,對慢中子和熱中子則只俘獲不分裂.通常所說的核裂變,主要指鈾235核分裂.一個鈾235核分裂釋放的核裂變能為2億電子伏特.這是原子核結構發生變化的一種方式,叫裂變反應.另外一種方式叫聚變反應.如一個氘核和一個氚核聚合成一個氦核釋放出的核聚變能為1760萬電子伏特.以相同質量的反應物的釋能大小作比較,核裂變能和核聚變能分別是化學能的250萬倍和1000萬倍,1千克鈾235釋放出的能量相當於燃燒2700噸標準煤,1千克氘和氚相當於1萬噸煤.
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