核裂變後的物質是什麼?

General 更新 2024-11-26

核裂變和核聚變的產物分別是什麼?

核裂變

核裂變(Nuclear fission)又稱核分裂,是一個原子核分裂成幾個原子核的變化。是指由重的原子,主要是指鈾或鈈,分裂成較輕的原子的一種核反應形式。

只有一些質量非常大的原子核像鈾(yóu)、釷(tǔ)等才能發生核裂變。這些原子的原子核在吸收一箇中子以後會分裂成兩個或更多個質量較小的原子核,同時放出二個到三個中子和很大的能量,又能使別的原子核接著發生核裂變……,使過程持續進行下去,這種過程稱作鏈式反應。原子核在發生核裂變時,釋放出巨大的能量稱為原子核能,俗稱原子能。1千克鈾-235的全部核的裂變將產生20,000兆瓦小時的能量(足以讓20兆瓦的發電站運轉1,000小時),與燃燒300萬噸煤釋放的能量一樣多。

核聚變

核聚變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),發生原子核互相聚合作用,生成新的質量更重的原子核,並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,如太陽發光發熱的能量來源

核聚變的過程與核裂變相反,是幾個原子核聚合成一個原子核的過程。只有較輕的原子核才能發生核聚變,比如氫的同位素氘(dao)、氚(chuan)等。

參考資料:baike.baidu.com/view/26053.htm baike.baidu.com/view/22214.htm

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什麼是核裂變

自從30年代中期開始,法國、德國和意大利各國的著名物理學家相互之間便展開了研究如何分裂重原子方面的角逐。宣告這場比賽正式開始的是著名的法國物理化學學家弗雷德裡克·約里奧一居里,他在因發現人工放射性而破授予1935的諾貝爾化學獎(和他的妻子,伊雷娜·約里奧-居里-起)時,宣佈說,爆炸原子核鏈式反應將釋放巨大的可用能量。 在柏林,由奧托·哈恩、弗裡茨·施特拉斯曼和利斯·邁特納這三位著名的德國、奧地利學者組成的研究小組開始用中子撞擊鈾原子,按照業已形成的思路,他們期望這個過程能產生類似鈾的放射性重元素--這是意大利物理學家、羅馬大學的恩里科·費米在類似的實驗中假想的結果。然而,在1938年底,奧托·哈恩和弗裡茨·施特拉斯曼(利斯·邁特納因為是奧地利籍的猶太人,在希特勒侵入奧地利後逃到了瑞典)卻驚異地發現對鈾的撞擊 產生了名為鋇的放射性輕元素。 哈恩和施特拉斯曼把結果發送給在斯德哥爾摩的邁特納。在那兒,她和她的外甥、物理學家奧托·弗裡施試圖解開這個謎。他們得出結論說鈾原子核沒有像預料的那樣發射出粒子或粒子束,而是被加長,形成了一個腰,然後斷裂成兩個幾乎相等但比原原子核輕得多的碎片,它們的總質量小於最初的鈾原子核質量,其間相差的質量轉化成了能量。 邁特納給這個過程取名為裂變。約里奧-居里進一步發現鈾的裂變釋放出多餘的中子,能夠用來依次分裂別的鈾原子。這為原子彈的理論依據--爆炸鏈式反應打下了基礎。 戰爭期間,奧托·哈恩和弗裡茨·施特拉斯曼一直留在德國。哈恩於1945年春季破盟軍逮捕。被拘留在英國時,他得悉自己獲得了1944年的諾貝爾化學獎。到了受獎時,他得知裂變裝置對廣島、長崎的毀滅負有不可推卸的責任,因而深為苦惱,他也不再因自己的科學成就而躊躇滿志。戰後,一直心感負疚的奧托·哈恩成為核武器控制運動的主要倡導者。

核裂變和核聚變

核能是能源家族的新成員,它包括裂變能和聚變能兩種主要形式。裂變能是重金屬元素的質子通過裂變而釋放的巨大能量,目前已經實現商用化。因為裂變需要的鈾等重金屬元素在地球上含量稀少,而且常規裂變反應堆會產生長壽命放射性較強的核廢料,這些因素限制了裂變能的發展。另一種核能形式是目前尚未實現商用化的聚變能。

核聚變是兩個較輕的原子核聚合為一個較重的原子核,並釋放出能量的過程。自然界中最容易實現的聚變反應是氫的同位素??氘與氚的聚變,這種反應在太陽上已經持續了150億年。氘在地球的海水中藏量豐富,多達40萬億噸,如果全部用於聚變反應,釋放出的能量足夠人類使用幾百億年,而且反應產物是無放射性汙染的氦。另外,由於核聚變需要極高溫度,一旦某一環節出現問題,燃料溫度下降,聚變反應就會自動中止。也就是說,聚變堆是次臨界堆,絕對不會發生類似前蘇聯切爾諾貝利核(裂變)電站的事故,它是安全的。因此,聚變能是一種無限的、清潔的、安全的新能源。這就是為什麼世界各國,尤其是發達國家不遺餘力,競相研究、開發聚變能的原因所在。

其實,人類已經實現了氘氚核聚變??氫彈暴炸,但那種不可控制的瞬間能量釋放只會給人類帶來災難,人類需要的是實現受控核聚變,以解決能源危機。聚變的第一步是要使燃料處於等離子體態,也即進入物質第四態。等離子體是一種充分電離的、整體呈電中性的氣體。在等離子體中,由於高溫,電子已獲得足夠的能量擺脫原子核的束縛,原子核完全裸露,為核子的碰撞準備了條件。當等離子體的溫度達到幾千萬度甚至幾億度時,原子核就可以克服斥力聚合在一起,如果同時還有足夠的密度和足夠長的熱能約束時間,這種聚變反應就可以穩定地持續進行。等離子體的溫度、密度......

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