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核裂变(核裂变和核聚变哪个可控)
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简介 本篇文章给大家谈谈核裂变,以及核裂变和核聚变哪个可控对应的知识点,希望对各位有所帮助,不要忘了收藏本站喔。什么是核裂变自从30年代中期开始,法国、德国和意大利各国的著名物理学家相互之间便展开了研究如何 ...
本篇文章给大家谈谈核裂变,核裂和核以及核裂变和核聚变哪个可控对应的变核知识点,希望对各位有所帮助,裂变不要忘了收藏本站喔。聚变
什么是核裂变
自从30年代中期开始,法国、变核德国和意大利各国的裂变著名物理学家相互之间便展开了研究如何分裂重原子方面的角逐。宣告这场比赛正式开始的聚变是著名的法国物理化学学家弗雷德里克·约里奥一居里,他在因发现人工放射性而破授予1935的核裂和核诺贝尔化学奖(和他的妻子,伊雷娜·约里奥-居里-起)时,变核宣布说,裂变爆炸原子核链式反应将释放巨大的聚变可用能量。 在柏林,核裂和核由奥托·哈恩、变核弗里茨·施特拉斯曼和利斯·迈特纳这三位著名的裂变德国、奥地利学者组成的研究小组开始用中子撞击铀原子,按照业已形成的思路,他们期望这个过程能产生类似铀的放射性重元素--这是意大利物理学家、罗马大学的恩里科·费米在类似的实验中假想的结果。然而,在1938年底,奥托·哈恩和弗里茨·施特拉斯曼(利斯·迈特纳因为是奥地利籍的犹太人,在希特勒侵入奥地利后逃到了瑞典)却惊异地发现对铀的撞击 产生了名为钡的放射性轻元素。 哈恩和施特拉斯曼把结果发送给在斯德哥尔摩的迈特纳。在那儿,她和她的外甥、物理学家奥托·弗里施试图解开这个谜。他们得出结论说铀原子核没有像预料的那样发射出粒子或粒子束,而是被加长,形成了一个腰,然后断裂成两个几乎相等但比原原子核轻得多的碎片,它们的总质量小于最初的铀原子核质量,其间相差的质量转化成了能量。 迈特纳给这个过程取名为裂变。约里奥-居里进一步发现铀的裂变释放出多余的中子,能够用来依次分裂别的铀原子。这为原子弹的理论依据--爆炸链式反应打下了基础。 战争期间,奥托·哈恩和弗里茨·施特拉斯曼一直留在德国。哈恩于1945年春季破盟军逮捕。被拘留在英国时,他得悉自己获得了1944年的诺贝尔化学奖。到了受奖时,他得知裂变装置对广岛、长崎的毁灭负有不可推卸的责任,因而深为苦恼,他也不再因自己的科学成就而踌躇满志。战后,一直心感负疚的奥托·哈恩成为核武器控制运动的主要倡导者。
核裂变和核聚变
核能是能源家族的新成员,它包括裂变能和聚变能两种主要形式。裂变能是重金属元素的质子通过裂变而释放的巨大能量,目前已经实现商用化。因为裂变需要的铀等重金属元素在地球上含量稀少,而且常规裂变反应堆会产生长寿命放射性较强的核废料,这些因素限制了裂变能的发展。另一种核能形式是目前尚未实现商用化的聚变能。
核聚变是两个较轻的原子核聚合为一个较重的原子核,并释放出能量的过程。自然界中最容易实现的聚变反应是氢的同位素??氘与氚的聚变,这种反应在太阳上已经持续了150亿年。氘在地球的海水中藏量丰富,多达40万亿吨,如果全部用于聚变反应,释放出的能量足够人类使用几百亿年,而且反应产物是无放射性污染的氦。另外,由于核聚变需要极高温度,一旦某一环节出现问题,燃料温度下降,聚变反应就会自动中止。也就是说,聚变堆是次临界堆,绝对不会发生类似前苏联切尔诺贝利核(裂变)电站的事故,它是安全的。因此,聚变能是一种无限的、清洁的、安全的新能源。这就是为什么世界各国,尤其是发达国家不遗余力,竞相研究、开发聚变能的原因所在。
其实,人类已经实现了氘氚核聚变??氢弹暴炸,但那种不可控制的瞬间能量释放只会给人类带来灾难,人类需要的是实现受控核聚变,以解决能源危机。聚变的第一步是要使燃料处于等离子体态,也即进入物质第四态。等离子体是一种充分电离的、整体呈电中性的气体。在等离子体中,由于高温,电子已获得足够的能量摆脱原子核的束缚,原子核完全裸露,为核子的碰撞准备了条件。当等离子体的温度达到几千万度甚至几亿度时,原子核就可以克服斥力聚合在一起,如果同时还有足够的密度和足够长的热能约束时间,这种聚变反应就可以稳定地持续进行。等离子体的温度、密度和热能约束时间三者乘积称为“聚变三重积”,当它达到1022时,聚变反应输出的功率等于为驱动聚变反应而输入的功率,必须超过这一基本值,聚变反应才能自持进行。由于三重积的苛刻要求,受控核聚变的实现极其艰难,真正建造商用聚变堆要等到21世纪中叶。作为21世纪理想的换代新能源,核聚变的研究和发展对中国和亚洲等能源需求巨大、化石燃料资源不足的发展中国家和地区有特别重要的战略意义。
受控热核聚变能的研究分惯性约束和磁约束两种途径。惯性约束是利用超高强度的激光在极短的时间内辐照靶板来产生聚变。磁约束是利用强磁场可以很好地约束带电粒子这个特性,构造一个特殊的磁容器,建成聚变反应堆,在其中将聚变材料加热至数亿摄氏度高温,实现聚变反应。20世纪下半叶,聚变能的研究取得了重大的进展,托卡马克类型的磁约束研究领先于其他途径。
受控热核聚变能研究的一次重大突破,就是将超导技术成功地应用于产生托卡马克强磁场的线圈上,建成了超导托卡马克,使得磁约束位形的连续稳态运行成为现实。超导托卡马克是公认的探索、解决未来具有超导堆芯的聚变反应堆工程及物理问题的最有效的途径。目前,全世界仅有俄、日、法、中四国拥有超导托卡马克。法国的超导托卡马克Tore-supra体积是HT-7的17.5倍,它是世界上第一个真正实现高参数准稳态运行的装置,在放电时间长达120秒条件下,等离子体温度为两千万度,中心密度每立方米1.5x10的19次方,放电时间是热能约束时间的数百倍。
重水是什么?
水在电流的作用下,能分解成氢气和氧气。但是在电解水的过程中,有一个奇怪的现象,就是电解到最后,总剩下少量的水,无论怎样都不能再分解了。直到1932年,美国物理学家尤雷用光谱分析发现了重氢,人们才搞清楚,这难以电解的水,原来是由重氢和氧组成的。
普通的氢原子也叫氕,它的原子核就含一个质子,无中子,相对原子质量为1。氕与氧结合,成为普通的水,它的相对分子质量为18。重氢又叫氘,这个字在希腊语里是“第二”的意思。氘的原子核比普通的氢原子核多一个中子,故相对原子质量为2。氘与氧的化合物也是水,不过它的相对分子质量为20,比普通水重百分之十,所以叫重水。
为什么有那么多国家的科学家这样重视重水呢?因为重水有一个重要的特性,它在原子核反应堆里能降低中子的速度,又几乎不吸收中子,是最好的中子减速剂。只有经过减速以后的中子,才能有效地使铀235发生裂变,促使核裂变反应能够不断地进行。当时,有些国家在设法制造原子弹,没有中子减速剂就不能进行原子裂变的试验。
可是,制取重水又非常困难,因为它在水中的含量只占万分之一点五,平均大约每七吨水里,才有一千克的重水。要是采用电解的方法制取这一千克重水,就得消耗六万度的电,比熔炼一吨铝还大三倍。难怪重水这么宝贵,价值千金!
虽然重水总混杂在普通的水中,它们像一对孪生兄弟,很难分开,可是彼此的性质却又相差很远。
比如:普通水是0℃结冰,重水在3.82℃时变成冰;普通水在100℃沸腾,而重水的沸点是101.42℃。利用它们的沸点不同的特性,我们也可以用反复蒸馏的方法来制取重水。
在重水里,物质的溶解度比在普通水里小得多,许多化学反应的速度也要慢得多。声音在重水里的传播速度也比在普通水里要慢一些。
核裂变是什么?
核聚变就是小质量的两个原子合成一个比较大的原子 。
核裂变就是一个大质量的原子分裂成两个比较小的原子。
核聚变,又称核融合,是指由质量小的原子,比方说氘和氚,在一定条件下(如超高温和高压),发生原子核互相聚合作用,生成中子和氦-4,并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式。原子核中蕴藏巨大的能量。根据质能方程E=mc^2;,原子核之静质量变化(质量亏损) 造成能量的释放。如果是由重的原子核变化为轻的原子核,称为核裂变,如原子弹爆炸;如果是由较轻的原子核变化为较重的原子核,称为核聚变,如恒星持续发光发热的能量来源。
相比核裂变,核聚变的放射性污染等环境问题少很多。如氘和氚之核聚变反应,其原料可直接取自海水,来源几乎取之不尽,因而是比较理想的能源取得方式。
目前人类已经可以实现不受控制的核聚变,如氢弹的爆炸。但是要想能量可被人类有效利用,必须能够合理的控制核聚变的速度和规模,实现持续、平稳的能量输出;而触发核聚变反应必须消耗能量,因此人工核聚变的能量与触发核聚变的能量要到达一定的比例才能有经济效应。科学家正努力研究如何控制核聚变,但是现在看来还有很长的路要走。目前主要的几种可控制核聚变方式:超声波核聚变、激光约束(惯性约束)核聚变、磁约束核聚变(托卡马克)。
核裂变原理是什么?
核裂变,又称核分裂,是指由重的原子核(主要是指铀核或钚核)分裂成两个或多个质量较小的原子的一种核反应形式。
原子弹或核能发电厂的能量来源就是核裂变。其中铀裂变在核电厂最常见,热中子轰击铀-235原子后会放出2到4个中子,中子再去撞击其它铀-235原子,从而形成链式反应。
裂变释放能量是与原子核中质量-能量的储存方式有关。从最重的元素一直到铁,能量储存效率基本上是连续变化的,所以,重核能够分裂为较轻核(到铁为止)的任何过程在能量关系上都是有利的。如果较重元素的核能够分裂并形成较轻的核,就会有能量释放出来。
对于核弹,链式反应是失控的爆炸,因为每个核的裂变引起另外好几个核的裂变。对于核反应堆,反应进行的速率用插入控制棒来控制,使得平均起来每个核的裂变正好引发另外一个核的裂变。
核裂变方程式 有人知道核裂变的公式吗
1、人工核转变:1N+He→1O+1H,Be+He→12C+n。
2、核聚变:3H+2H—→He+10n+1.76×10eV。
3、核裂变:23U+1n=13Ba+Kr+2n。
4、人工核转变用快速粒子(天然射线或人工加速的粒子)穿入原子核的内部使原子核转变为另一种原子核的过程,这就是原子核的人工转变。
5、核聚变,核是指由质量小的原子,主要是指氘,在一定条件下(如超高温和高压),只有在极高的温度和压力下才能让核外电子摆脱原子核的束缚,让两个原子核能够互相吸引而碰撞到一起,发生原子核互相聚合作用,生成新的质量更重的原子核(如氦)。
6、中子虽然质量比较大,但是由于中子不带电,因此也能够在这个碰撞过程中逃离原子核的束缚而释放出来,大量电子和中子的释放所表现出来的就是巨大的能量释放。
7、核裂变,又称核分裂,是指由重的原子核(主要是指铀核或钚核)分裂成两个或多个质量较小的原子的一种核反应形式。
核裂变的基本反应原理是什么?
磁场里高速流动的物质转化为金属态氢离子,金属态氢离子的“磁力矩”相互切割聚合形成新元素的同时释放电磁波——能量(爆炸)。
裂变不会产生电磁波,裂变是为聚变提供金属态氢离子。
热核反应质量守恒,物质不会转化成能量;链式反应是冲击波层流里高速流动的物质转化的金属态氢离子聚合的新元素反复裂解为金属态氢离子产生了连续的爆炸。
核裂变又称核分裂,是一个原子核分裂为多个原子核并释放原子能的过程。
核裂变 只有一些质量非常大的原子核像铀(yóu)、钍(tǔ)等才能发生核裂变。这些原子的原子核在吸收一个中子以后会分裂成两个或更多个质量较小的原子核,同时放出二个到三个中子和很大的能量,又能使别的原子核接着发生核裂变……,使过程持续进行下去,这种过程称作 链式反应 。
原子核在发生核裂变时,释放出巨大的能量称为原子核能,俗称 原子能 。1吨铀-235的全部核的裂变将产生20,000兆瓦小时的能量(足以让20兆瓦的发电站运转1,000小时),与燃烧300万吨煤释放的能量一样多。
核裂变所释放的高能量中子移动速度极高(快中子),因此必须通过减速,以增加其撞击原子的机会,同时引发更多核裂变。一般商用核反应堆多使用慢化剂将高能量中子速度减慢,变成低能量的中子(热中子)。商营核反应堆普遍采用普通水、石墨和较昂贵的重水作为 慢化剂 。
1、核裂变又称核分裂是指由重的原子核(主要是指铀核或钚核)分裂成两个或多个质量较小的原子的一种核反应形式。原子弹或核能发电厂的能量来源就是核裂变。其中铀裂变在核电厂最常见,热中子轰击铀-235原子后会放出2到4个中子,中子再去撞击其它铀-235原子,从而形成链式反应。
2、原理:裂变释放能量是与原子核中质量-能量的储存方式有关。从最重的元素一直到铁,能量储存效率基本上是连续变化的,所以,重核能够分裂为较轻核(到铁为止)的任何过程在能量关系上都是有利的。如果较重元素的核能够分裂并形成较轻的核,就会有能量释放出来。
主要应用:
核电站和原子弹是核裂变能的两大应用,两者机制上的差异主要在于链式反应速度是否受到控制。核电站的关键设备是核反应堆,它相当于火电站的锅炉,受控的链式反应就在这里进行。核反应堆有多种类型,按引起裂变的中子能量可分为:热中子堆和快中子堆。
热中子的能量在0.1eV(电子伏特)左右,快中子能量平均在2eV左右。运行的是热中子堆,其中需要有慢化剂,通过它的原子与中子碰撞,将快中子慢化为热中子。慢化剂用的是水、重水或石墨。堆内还有载出热量的冷却剂,冷却剂有水、重水和氦等。
根据慢化剂和冷却剂和燃料不同,热中子堆可分为轻水堆(用轻水作慢化剂和冷却剂稍加浓铀作燃料)、重水堆(用重水作慢化剂和冷却剂稍加浓铀作燃料)和石墨水冷堆(石墨慢化,轻水冷却,稍加浓铀),轻水堆又分压水堆和沸水堆。
核裂变是原子核反应的一种。与之并列的还有核聚变
核裂变就是指由重的原子核(主要是指铀核或钚核)分裂成两个或多个质量较小的原子的一种核反应形式。 原子弹 或 核电站 的能量来源就是核裂变。
铀裂变反应方程式: 235U+1n=137Ba+97Kr+2n
前面的答主都对反应做了非常详尽的解答,所以我写一些更加基本的原理。
总的来说,核反应的基本原理都是一个近代物理学最最基础的方程,大名鼎鼎的 爱因斯坦质能守恒方程
就是你经常看到的E=mc²
不论是核裂变核聚变快中子慢中子魔炉还是反物质湮灭放出能量
都离不开这个方程
质能守恒的本质就是损失质量产生能量的过程。
核裂变的介绍就聊到这里吧,感谢你花时间阅读本站内容,更多关于核裂变和核聚变哪个可控、核裂变的信息别忘了在本站进行查找喔。
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