什麼是核裂變,什麼是核裂變?原理是什麼

2022-01-15 11:11:18 字數 3012 閱讀 1340

1樓:匿名使用者

核裂變和核聚變

核能是能源家族的新成員,它包括裂變能和聚變能兩種主要形式。裂變能是重金屬元素的質子通過裂變而釋放的巨大能量,目前已經實現商用化。因為裂變需要的鈾等重金屬元素在地球上含量稀少,而且常規裂變反應堆會產生長壽命放射性較強的核廢料,這些因素限制了裂變能的發展。

另一種核能形式是目前尚未實現商用化的聚變能。

核聚變是兩個較輕的原子核聚合為一個較重的原子核,並釋放出能量的過程。自然界中最容易實現的聚變反應是氫的同位素??氘與氚的聚變,這種反應在太陽上已經持續了150億年。

氘在地球的海水中藏量豐富,多達40萬億噸,如果全部用於聚變反應,釋放出的能量足夠人類使用幾百億年,而且反應產物是無放射性汙染的氦。另外,由於核聚變需要極高溫度,一旦某一環節出現問題,燃料溫度下降,聚變反應就會自動中止。也就是說,聚變堆是次臨界堆,絕對不會發生類似前蘇聯切爾諾貝利核(裂變)電站的事故,它是安全的。

因此,聚變能是一種無限的、清潔的、安全的新能源。這就是為什麼世界各國,尤其是發達國家不遺餘力,競相研究、開發聚變能的原因所在。

其實,人類已經實現了氘氚核聚變??氫彈暴炸,但那種不可控制的瞬間能量釋放只會給人類帶來災難,人類需要的是實現受控核聚變,以解決能源危機。聚變的第一步是要使燃料處於等離子體態,也即進入物質第四態。

等離子體是一種充分電離的、整體呈電中性的氣體。在等離子體中,由於高溫,電子已獲得足夠的能量擺脫原子核的束縛,原子核完全裸露,為核子的碰撞準備了條件。當等離子體的溫度達到幾千萬度甚至幾億度時,原子核就可以克服斥力聚合在一起,如果同時還有足夠的密度和足夠長的熱能約束時間,這種聚變反應就可以穩定地持續進行。

等離子體的溫度、密度和熱能約束時間三者乘積稱為「聚變三重積」,當它達到1022時,聚變反應輸出的功率等於為驅動聚變反應而輸入的功率,必須超過這一基本值,聚變反應才能自持進行。由於三重積的苛刻要求,受控核聚變的實現極其艱難,真正建造商用聚變堆要等到21世紀中葉。作為21世紀理想的換代新能源,核聚變的研究和發展對中國和亞洲等能源需求巨大、化石燃料資源不足的發展中國家和地區有特別重要的戰略意義。

受控熱核聚變能的研究分慣性約束和磁約束兩種途徑。慣性約束是利用超高強度的鐳射在極短的時間內輻照靶板來產生聚變。磁約束是利用強磁場可以很好地約束帶電粒子這個特性,構造一個特殊的磁容器,建成聚變反應堆,在其中將聚變材料加熱至數億攝氏度高溫,實現聚變反應。

20世紀下半葉,聚變能的研究取得了重大的進展,託卡馬克型別的磁約束研究領先於其他途徑。

受控熱核聚變能研究的一次重大突破,就是將超導技術成功地應用於產生託卡馬克強磁場的線圈上,建成了超導託卡馬克,使得磁約束位形的連續穩態執行成為現實。超導託卡馬克是公認的探索、解決未來具有超導堆芯的聚變反應堆工程及物理問題的最有效的途徑。目前,全世界僅有俄、日、法、中四國擁有超導託卡馬克。

法國的超導託卡馬克tore-supra體積是ht-7的17.5倍,它是世界上第一個真正實現高引數準穩態執行的裝置,在放電時間長達120秒條件下,等離子體溫度為兩千萬度,中心密度每立方米1.5x10的19次方,放電時間是熱能約束時間的數百倍。

重水是什麼?

水在電流的作用下,能分解成氫氣和氧氣。但是在電解水的過程中,有一個奇怪的現象,就是電解到最後,總剩下少量的水,無論怎樣都不能再分解了。直到2023年,美國物理學家尤雷用光譜分析發現了重氫,人們才搞清楚,這難以電解的水,原來是由重氫和氧組成的。

普通的氫原子也叫氕,它的原子核就含一個質子,無中子,相對原子質量為1。氕與氧結合,成為普通的水,它的相對分子質量為18。重氫又叫氘,這個字在希臘語裡是「第二」的意思。

氘的原子核比普通的氫原子核多一箇中子,故相對原子質量為2。氘與氧的化合物也是水,不過它的相對分子質量為20,比普通水重百分之十,所以叫重水。

為什麼有那麼多國家的科學家這樣重視重水呢?因為重水有一個重要的特性,它在原子核反應堆裡能降低中子的速度,又幾乎不吸收中子,是最好的中子減速劑。只有經過減速以後的中子,才能有效地使鈾235發生裂變,促使核裂變反應能夠不斷地進行。

當時,有些國家在設法制造原子彈,沒有中子減速劑就不能進行原子裂變的試驗。

可是,製取重水又非常困難,因為它在水中的含量只佔萬分之一點五,平均大約每七噸水裡,才有一千克的重水。要是採用電解的方法制取這一千克重水,就得消耗六萬度的電,比熔鍊一噸鋁還大三倍。難怪重水這麼寶貴,價值千金!

雖然重水總混雜在普通的水中,它們像一對孿生兄弟,很難分開,可是彼此的性質卻又相差很遠。

比如:普通水是0℃結冰,重水在3.82℃時變成冰;普通水在100℃沸騰,而重水的沸點是101.42℃。利用它們的沸點不同的特性,我們也可以用反覆蒸餾的方法來製取重水。

在重水裡,物質的溶解度比在普通水裡小得多,許多化學反應的速度也要慢得多。聲音在重水裡的傳播速度也比在普通水裡要慢一些。

2樓:吳田田

核聚變是兩個較輕的原子核聚合為一個較重的原子核,並釋放出能量的過程。自然界中最容易實現的聚變反應是氫的同位素??氘與氚的聚變,這種反應在太陽上已經持續了150億年。

氘在地球的海水中藏量豐富,多達40萬億噸,如果全部用於聚變反應,釋放出的能量足夠人類使用幾百億年,而且反應產物是無放射性汙染的氦。另外,由於核聚變需要極高溫度,一旦某一環節出現問題,燃料溫度下降,聚變反應就會自動中止。也就是說,聚變堆是次臨界堆,絕對不會發生類似前蘇聯切爾諾貝利核(裂變)電站的事故,它是安全的。

因此,聚變能是一種無限的、清潔的、安全的新能源。這就是為什麼世界各國,尤其是發達國家不遺餘力,競相研究、開發聚變能的原因所在。

什麼是核裂變

什麼是核裂變?原理是什麼

什麼是核裂變,什麼是核鉅變

3樓:匿名使用者

核反應堆是裂變,可控。太陽是聚變,不可控。核反應不是物理,化學變化

什麼是核裂變,什麼是核聚變?

4樓:咪咕檔案

你應該知道的科學:核聚變到底是什麼,為什麼人類只能做到核裂變

什麼是核裂變?

5樓:

一個核被中子轟擊變兩個或三個小核

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