裂变
裂变多指核裂变,是一个重原子的原子核分裂为两个或更多较轻原子核、并在分裂时两到三个自由中子并释放巨大能量的过程。裂变时释放的能量是相当巨大的,1千克铀-235的全部核的裂变
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
快速的 裂变反应可以引起猛烈的 爆炸,原子弹就是利用快速裂变制成的,我们还可以控制 链式反应的速度,把核能用于和平建设事业。“ 核反应堆”就是控制裂变反应的装置。 除了裂变外,如果将 质量很小的 原子核,例如
氘核(由一个质子和一个中子构成)与
氚核(由一个质子和两个中子构成),在超高温下结合成新的原子核,会释放出更大的核能,这就是 聚变,有时聚变也称为 热核反应 我国是 核能资源丰富的国家,现已具备了建造 核电站的物质和技术基础,现已在 浙江和 广东建设了核电站,分别是 浙江
秦山核电站、广东
大亚湾核电站。 核电站的建立给人类解决 能源危机带来了希望,在
不可再生资源日趋珍贵之时,适度发展核电是人类的一种选择,核能在许多经济 发达国家已成为常规能源。 (nuclear) fission 1个铀-235可能发生以下裂变: U-235+n-1===Kr-89+Ba-144+3n 裂变平均产生2.4个 中子和215兆 电子伏特的能量 裂变释放能量是因为原子核中 质量与能量的储存方式以铁及相关元素(见
核合成)成核,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。然而,很多这类重元素的核一旦在 恒星内部形成,虽然在形成时需要输入能量(取自 超新星爆发),但是却是很稳定的。 不稳定的重核,比如 铀-235的核,可以
自发裂变。快速运动的中子撞击不 稳定核时,也能触发裂变。由于裂变本身释放分裂的核内中子,所以如果将足够数量的
放射性物质(如铀-235)堆在一起,那么一个核的自发裂变将触发近旁两个或更多核的裂变,其中每一个至少又触发另外两个核的裂变,依此类推而发生所谓的链式反应。这就是称之为 原子弹(实际上是核弹)和用于发电的核反应堆(受控的缓慢裂变)的能量释放过程。 对于核弹,链式反应是失控的裂变引发的爆炸,因为每个核的裂变引起临近的几个原子核的裂变。对于 核反应堆,反应进行的速率用插入铀(或其他放射性物质)中的可吸收中子的物质(一般用 石墨和 镉棒)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。 另见 核裂变、
核聚变。
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