什么是原子核

2016/11/22 16:29:35

原子核發(fā)生變化時釋放的能量。如重核裂變和輕核聚變時所釋放的巨大能量。含有巨大能量，在許多領域都有應用。
​原子核的結構發(fā)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。注意原子核能屬于常規(guī)能源。
放射性同位素放出的射線在醫(yī)療衛(wèi)生、食品保鮮等方面的應用也是原子能應用的重要方面。

利用鈾、钚、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(fā)電機組發(fā)電的一種發(fā)電方式。用核能發(fā)電的電廠就叫做核電站。除了威懾作用以外，發(fā)電是核能的最常見的用途。
在發(fā)現(xiàn)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?yōu)槎趸細怏w和水放出熱能;有電能，當電流通過電爐絲以后，會發(fā)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(fā)生碰撞，猛然停止時，動能雖然失去了，可我們發(fā)現(xiàn)，汽車在相撞處變得很熱。這是什么原因呢?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?鈾核裂變以后產生碎片，但所有這些碎片質量加起來少于裂變以前的鈾核，那么，少掉的質量到哪里去了，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:能量等于質量乘以光速的平方。由于光速是個很大的數(shù)字(c=299792458m/s)，所以質量轉變?yōu)槟芰亢髸莻�非常巨大的數(shù)量。 在核反應過程中，原子核結構發(fā)生變化釋放出的能量，又稱核能，20世紀30年代末，科學家發(fā)現(xiàn)，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(shù)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只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(fā)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釋放出的能量相當于燃燒2700噸標準煤，1千克氘和氚相當于1萬噸煤.