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編輯推薦: |
简单地说,核能是由于原子核内部结构发生变化而释放出的能量。核能的发现是人类历史上了不起的大事,它开辟了人类资源利用的新纪元,标志着一个新时代的到来。
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內容簡介: |
在民用方面,核能也表现出前所未有的超强威力和广阔的发展空间,目前,核能在民用方面最突出的表现是利用核能发电。相比较而言,利用核能发电比传统的火力发电能源利用率要高得多,可以节省大量的能源和土地,对环境的污染也要小得多,这是火力发电所无法比拟的,而且费用成本也要小得多。核电站的诸多优点使得各国不遗余力大力发展核电,截止到2007年底,全世界在运转的核电机组共有439台。在世界范围来看,亚洲是核电事业发展的中心。上述运行的核电站中1,美国有103座,法国有59座,日本和俄罗斯也都在30座以上,其于像英国、韩国、德国、加拿大、乌克兰以及印度等也有数十个不等。
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目錄:
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核能的发现
从铀开始,认识核能
18亿年前的天然核反应堆
原子核式结构模型的提出
伦琴与X射线
天然放射性与人工放射性
中子的发现与核裂变
轰炸原子核
核裂变的临界质量
质能关系与相对论
第一次自持链式反应
链式反应产生巨大的能量
热核聚变提供新途径
核聚变研究仍然困难重重
核能小知识
原子弹横空出世
美国的曼哈顿工程
费米与第一座核反应堆
第一颗原子弹引爆试验
原子弹投向广岛、长崎
前苏联的原子弹研究
新中国第一颗原子弹
原子弹的构造
核武器与核裁军
……
和平利用核能
核能开发与核资源
全球重大核事故
附录核科学家小史
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內容試閱:
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在进一步了解核能之前,我们先来了解一下诺贝尔的烈性炸药,诺贝尔发明的安全的烈性炸药硝化甘油和雷管,这些爆炸物产生的能量来自化学能。核能与化学能两者的能量相差百万倍。
那么化学能是怎么来的呢?原来原子核的外面围绕着高速旋转的核外电子,这些核外电子围绕着原子核在高速运动,当这些电子从一个原子逃离被另外一个原子捕获的过程,这是电子发生得失的过程,或者一个电子和它围绕的原子核发生位置变迁的过程,就是说电子发生转移的过程。这种电子发生得失或电子发拓展阅读硝化甘油对人体健康的损害硝化甘油是一种黄色的油状透明液体,少量吸收即可引起剧烈的搏动性头痛,常有恶心、心悸、呕吐、腹痛,面部发热、潮红等表现;严重者可产生低血压、抑郁、精神错乱。.本品易经皮肤吸收,应防止皮肤接触。
生转移,就会发生化学变化,而其中将伴随着化学能的转化过程。这个化学变化的过程中,只有电子发生变化,而原子核没有发生变化,也就是原子核内的能量没有发生转化。
而要使原子核的能量得以释放出来’就要想办法分离原子核的内部结构。原子核的内部是质子和中子组成,质子和中子都统称为核子,核子的相互作用力非常的巨大。平时在化学实验室做的加热、加压、通电等条件都不能使原子核分离。要想把原子核中的核子分开,利用核子重新组合释放出巨大而可观的能量,谈何容易?难怪研究原子核的物理学的奠基者卢瑟福都不能相信核能会有实际利用的价值。但是事情正在变化:
人们最终找到启开原子核宝库的钥匙,要归功于中子的发现。
1932年,英国物理学家查德威克发现了中子。中子的质量与质子相同,但不带电。中子的发现在理论上和实践中都产生了很大影响。理论上,很快就提出了原子核是由中子和质子组成的核结构模型。实践中,由于中子不带电,很容易接近静电力强大的原子核,成为轰击原子核引起新的核反应的理想“炮弹”。
1934年,意大利物理学家费米把这两点结合起来,用中子作为“炮弹”,系统地轰击了周期表上的63种元素,得到了37种新的放射性同位素。同年10月,费米和他的助手又观察到,当中子束通过某种含氢物质时,中子引起人工放射性的效能就会增大。费米认为,这是由于中子与氢原子弹性碰撞,中子被慢化的结果。慢中子及其效应的发现,是原子能发展史上具有重大意义的成果之一。
1938年,德国科学家奥托哈恩和施特拉斯曼用中子轰击铀时,发现产生的物质具有钡的全部化学特征。
这就表明,铀吸收中子后,并没有变成更重的元素,而是分成了差不多大小的两半。这个实验结果传到了在丹麦避难的奥地利女物理学家梅特纳和外来中子轰击铀核产生裂变她的侄子弗里什那里,他们经过认真思考和讨论,大胆打破了传统观念,明确作出了铀裂变的结论。不久,许多国家的科学家都成功地重复了这个实验,从而使铀核裂变得到了确认。约里奥-居里等人很快又在实验中证明,每次核裂变可以释放出二三个中子,这就为核裂变链式反应的可能性提供了必要的条件。一旦链式反应实现,它就会释放出巨大的能量,这就是原子核能,即人们通常所说的原子能。
所谓“核裂变链式反应”,简单来说,可以这么理解:个中子打碎1个铀核,产生能量,放出2个中子来;这2个中子又打中另外2个铀核,产生2倍的能量,再放出4个中子来,这4个中子又打中邻近的4个铀核,产生4倍的能量,再放出8个中子来……以此类推,这样的链式反应就是一环紧扣一环的反应,持续下去,宛如雪崩,雪球带动雪球瞬间形成大雪球,滚下山坡,势不可挡。这意味着:极其微小的中子,将有能力成为“点燃原子的火花”而释放沉睡在原子核牢笼里的能量巨人。
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