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技術文章

核能基本原理和知識

2016/12/26 13:51:53

核能是20世紀人類的一項偉大發現,并已取得了十分重要的成果。1942年12月2日,著名科學家恩里科·費米領導幾十位科學家,在美國芝加哥大學啟動成功了世界上第一座核反應堆,標志著人類從此進入了核能時代。
 
我們從中學的物理課和化學課已經學到,物質是由分子或原子構成的。分子是由原子構成的,原子是由原子核以及圍繞原子核的電子構成的,原子核是由結合在其中的一定數目的質子和中子構成的。質子帶正電,電子帶負電,中子不帶電。凡是不涉及到分子變化的過程叫做物理變化,凡是涉及到分子變化、但是原子并不發生變化的過程叫做化學變化。在核能出現以前,人類利用的能源只涉及到物理變化和化學變化,核能是通過原子核變化釋放出的能量。
 
核能分為核裂變能和核聚變能兩種。當一個重原子核在吸收了一個能量適當的中子后形成一個復合核,這個核由于內部不穩定而分裂成兩個或多個質量較小的原子核,這種現象叫做核裂變。核裂變釋放出的能量叫核裂變能。核聚變是兩個輕原子核結合在一起釋放能量的反應,主要包括氫的同位素氘(2H,重氫)和氚(3H,超重氫)聚合,或氘和氘聚合的反應。核聚變釋放出的能量叫核聚變能。自然界中的氘以大部分以重水的形式存在于海水中。氘的含量占氫的0.015%,1升海水中的氘通過核聚變釋放出的能量相當于300升汽油燃燒釋放出的能量。核聚變又叫“熱核反應”,受控的熱核反應目前正在研究當中。2002年12月2日,我國建成了受控核聚變研究裝置——核工業西南物理研究院的中國環流器二號A。目前核聚變的實際應用只是利用不可控的熱核反應,即制造氫彈。迄今,達到工業規模應用的核能只有核裂變能。
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