核裂變與核聚變的原理?

【專家解說】：我們知道，原子是構(gòu)成物質(zhì)的微粒之一。它由原子核和核外電子構(gòu)成，其中原子核又由質(zhì)子和中子構(gòu)成。根據(jù)原子核變化情況的不同，可分為三種類型：核裂變、核聚變和核衰變。 一、三種類型的概念 衰變：指原子核由于放出某種粒子而轉(zhuǎn)變?yōu)樾潞说淖兓^程。放出α粒子的衰變叫做α衰變；放出β粒子的衰變叫做β衰變。如： 裂變：指重核分裂成兩個或幾個質(zhì)量相差不大的部分的過程。如： 聚變：指較輕原子核聚合成較重原子核的核反應(yīng)過程。 二、三種類型的能量釋放 由愛因斯坦質(zhì)能方程△E=△mc2可知，物體具有的能量跟它的質(zhì)量之間存在著簡單的正比關(guān)系，物體的質(zhì)量和能量在一定條件下是可以相互轉(zhuǎn)化的。如果原子核反應(yīng)后的總質(zhì)量小于反應(yīng)前的總質(zhì)量，則減小的質(zhì)量將變?yōu)槟芰酷尫懦鰜?。在核的裂變、聚變和衰變中，由于有質(zhì)量的損失，所以都有一定能量放出。但是，在單位時間、單位質(zhì)量的核裂變、聚變和衰變中放出能量多少是不一樣的。一般說來，衰變放出的最少，裂變放出的較多，而聚變放出的最多。如：單位質(zhì)量的氘核聚變是單位質(zhì)量235U裂變所放出能量的4倍左右。 三、人類對三種類型中放出能量的利用 1、衰變能的利用 在目前人類發(fā)現(xiàn)的兩千多種原子核中，絕大多數(shù)的原子核是不穩(wěn)定的，它們在自發(fā)的、緩慢的變成新核的過程中放出能量。地球內(nèi)部巨大的熱能就是地球在漫長的演化過程中，由巖石中所含的鈾、釷、鐳等放射性元素衰變中釋放的能量積累而來。地熱是一種取之不盡、潔凈的能源?，F(xiàn)在，世界上許多國家已利用地熱采暖、育種、發(fā)電等。 2、核的裂變能已被人類用之于軍事、經(jīng)濟和科研等方面 其威力相當于兩萬噸TNT炸藥。 目前，核能是世界能源中具有重要發(fā)展前途的能源之一?，F(xiàn)在的核能主要是利用原子核的裂變能，重要的裂變材料有235U、239Pu、233U等。核能能量密集，核電站地區(qū)適應(yīng)性強，運轉(zhuǎn)費用低，收益大。因此，世界各國尤其發(fā)達國家競相發(fā)展核電站。 3、核聚變能的利用 核聚變反應(yīng)在宇宙中是很普遍的現(xiàn)象。在太陽和許多恒星內(nèi)部，溫度高達100萬度以上，在那里進行著激烈的核反應(yīng)。太陽每秒中放出的能量約為3.8* 1026焦耳，到達地球的僅約20億分之一，但對我們?nèi)祟惖囊饬x卻非常大。一是沒有太陽就沒有生命，沒有人類；二是我們利用的能源絕大多數(shù)來源于太陽。如：石油、煤、天然氣、水能、風能、生物能、沼氣等。 人工核聚變已開始用在軍事上，如氫彈，它的炸藥為氘化鋰，可以做得很大，它的TNT當量可達千萬噸級。 現(xiàn)在，人類已力圖使用人工核聚變作能源。首先，聚變反應(yīng)放出的能量比裂變放出的能量大得多；其次，核聚變不產(chǎn)生放射性廢物；最后，核裂變原料鈾、釷等在地球上的儲量據(jù)估計只能用幾百年；而核聚變原料氘在地球上是取之不盡的，它廣泛地存在于海水中。每克氘聚變可以放出105千瓦小時的能量，而地球表面海水存量是1018噸的數(shù)量級。所以海水中蘊藏的氘所能供給的聚變能是1025千瓦小時的數(shù)量級。按目前世界能源消耗率估計可以用幾百億年?？梢?，人類一旦解決利用核聚變能的技術(shù)難題，世界上的能源問題也就解決了。 參考http://iask.sina.com.cn/b/1703175.html?from=related