簡介核能

【專家解說】：核能(或稱原子能)是通過轉化其質量從原子核釋放的能量，符合阿爾伯特·愛因斯坦的方程E=mc²，其中E=能量，m=質量，c=光速常量。核能通過三種核反應之一釋放: 核裂變，打開原子核的結合力。 核聚變，原子的粒子熔合在一起。 核衰變，自然的慢得多的裂變形式。 核裂變，又稱核分裂是指由重的原子，主要是指鈾或钚，分裂成較輕的原子的一種核反應形式。 原子彈以及裂變核電站的能量來源都是核裂變。 其中鈾裂變在核電廠最常見，加熱后鈾原子放出2到4個中子，中子再去撞擊其它原子，從而形成「鏈式反應」而自發(fā)裂變。撞擊時除放出中子還會放出熱，再加快撞擊，但如果溫度太高，反應爐會熔掉，因此通常會放控制棒(硼制成)去吸中子以降低分裂速度。 核聚變，又稱核融合。是指由質量小的原子，主要是指氘或氚，在一定條件下(如超高溫和高壓)，發(fā)生原子核互相聚合作用，生成新的質量更重的原子核，并伴隨著巨大的能量釋放的一種核反應形式。原子核中蘊藏巨大的能量，原子核的變化(從一種原子核變化為另外一種原子核)往往伴隨著能量的釋放。如果是由重的原子核變化為輕的原子核，叫核裂變，如原子彈爆炸;如果是由輕的原子核變化為重的原子核，叫核聚變，如太陽發(fā)光發(fā)熱的能量來源。 相比核裂變，核聚變幾乎不會帶來放射性污染等環(huán)境問題，而且其原料可直接取自海水中的氘，來源幾乎取之不盡，是理想的能源方式。 目前人類已經可以實現不受控制的核聚變，如氫彈的爆炸。但是要想能量可被人類有效利用，必須能夠合理的控制核聚變的速度和規(guī)模，實現持續(xù)、平穩(wěn)的能量輸出?？茖W家正努力研究如何控制核聚變，但是現在看來還有很長的路要走。 在2005年，部份科學家相信已經成功做出小型的核聚變1，并且得到初步驗證2。首個實驗核聚變發(fā)電站將選址法國3。 目前主要的幾種可控核聚變方式: 超聲波核聚變 雷射約束(慣性約束)核聚變 磁約束核聚變(托卡馬克) 核衰變是放射性核素自發(fā)地釋放射線和能量，最終轉化為其他穩(wěn)定核素的過程。放射性核素在進行核衰變的時候，根據核素的性質可能放射出α射線、 β射線、γ射線以及俘獲電子等。 由于一個原子的衰變是自然地發(fā)生，即不能預知何時會發(fā)生，因此會以機會率來表示。每顆原子衰變的機率大致相同，做實驗的時候，會使用千千萬萬的原子。當原子開始發(fā)生衰變，其數量會越來越少，衰變的速度也會因而減慢。例如一種原子的半衰期為一小時，一小時后其未衰變的原子會剩下原來的二分一，兩小時后會是四分一，三小時后會是八分一。 原子的衰變會產生出另一種元素，并會放出阿爾法、貝塔粒子或中微子，在發(fā)生衰變后，該原子也會釋出伽馬射線。根據愛因斯坦的質能守恒公式E = mc2，衰變是其中一個把質量轉為能量的方式。通常衰變所產生的產物多也是帶放射性，因此會有一連串的衰變過程，直至該原子衰變至一穩(wěn)定的同位素。 發(fā)生核衰變的放射性核素有的是在自然界中出現的天然放射性同位素，如碳14，但其衰變只會經過一次β衰變轉為氮14原子，并不會一連串地發(fā)生。也有很多是經過粒子對撞等方法人工制造的核素。