標籤:原子核能原子能。

原子核發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。

1定義

原子核的結構發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。注意原子核能屬於常規能源。

2應用舉例

放射性同位素放出的射線在醫療衛生、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、鈈、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電機組發電的一種發電方式。用核能發電的電廠就叫做核電站。除了威懾作用以外,發電是核能的最常見的用途。

3與其他能源的區別和比較

在發現原子核能以前,人類只知道世界上有機械能,如汽車運動的動能;有化學能,如燃燒酒精轉變為二氧化碳氣體和水放出熱能;有電能,當電流通過電爐絲以後,會發出熱和光等。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生碰撞,猛然停止時,動能雖然失去了,可我們發現,汽車在相撞處變得很熱。這是什麼原因呢?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?鈾核裂變以後產生碎片,但所有這些碎片質量加起來少於裂變以前的鈾核,那麼,少掉的質量到哪裡去了,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:能量等於質量乘以光速的平方。由於光速是個很大的數字(c=299792458m/s),所以質量轉變為能量後會是個非常巨大的數量。 在核反應過程中,原子核結構發生變化釋放出的能量,又稱核能,20世紀30年代末,科學家發現,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隻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釋放出的能量相當於燃燒2700噸標準煤,1千克氘和氚相當於1萬噸煤.
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