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  • 核能源

    核能源(或称原子能)是通过转化其质量从原子核释放的能量,符合阿尔伯特·爱因斯坦的方程E=mc²,其中E=能量,m=质量,c=光速常量。核能通过三种核反应之一释放:核裂变,打开原子核的结合力。核聚变,原子的粒子熔合在一起。核衰变,自然的慢得多的裂变形式。

    编辑摘要
    中文名: 核能源 英文名: nuclearenergy
    方程: E=mc² 反应: 核裂变、核聚变、核衰变

    目录

    定义/核能源 编辑

    1:由于原子核内部结构发生变化而释放出的能量。应用学科:电力(一级学科);核电(二级学科) 

    2:核反应或核跃迁时释放的能量。例如重核裂变、轻核聚变时释放的巨大能量。 

    应用/核能源 编辑

    核能源核能源
    资源科技(一级学科);能源资源学(二级学科) 
    核能是人类历史上的一项伟大发明,同时也可以叫它为原子能。这离不开早期西方科学家的探索发现,他们为核能的应用奠定了基础。

    1902年居里夫人经过4年的艰苦努力发现了放射性元素

    1905年爱因斯坦提出质能转换公式。20多年以后德国科学家奥托哈恩用中子轰击铀原子核,发现了核裂变现象,核能源开始进入资本主义国家的军事领域。 

    1945年之前,人类在能源利用领域只涉及到物理变化和化学变化。二战时,原子弹诞生了。人类开始将核能运用于军事、能源、工业、航天等领域。美国、俄罗斯、英国、法国、中国、日本、以色列等国相继展开对核能应用前景的研究。               

    分类/核能源 编辑

    核能源核能源
    A.核裂变能

    所谓核裂变能是通过一些重原子核(如铀-235、铀-238、钚-239等)的裂变释放出的能量

    B.核聚变能

    由两个或两个以上氢原子核(如氢的同位素—氘和氚)结合成一个较重的原子核,同时发生质量亏损释放出巨大能量的反应叫做核聚变反应,其释放出的能量称为核聚变能。

    C.核衰变

    核衰变是一种自然的慢得多的裂变形式,因其能量释放缓慢而难以加以利用。

    发展历史/核能源 编辑

    世界发展

    核能源核能源
    核能(nuclear energy)是人类历史上的一项伟大发明,这离不开早期西方科学家的探索发现,他们为核能的应用奠定了基础。  

    19世纪末 英国物理学家汤姆逊发现了电子。   

    1895年 德国物理学家伦琴发现了X射线。   

    1896年 法国物理学家贝克勒尔发现了放射性。   

    1898年 居里夫人与居里先生发现新的放射性元素钋。   

    1902年 居里夫人经过4年的艰苦努力又发现了放射性元素镭。   

    1905年 爱因斯坦提出质能转换公式。   

    1914年 英国物理学家卢瑟福通过实验,确定氢原子核是一个正电荷单元,称为质子。   

    1935年 英国物理学家查得威克发现了中子。   

    1938年 德国科学家奥托·哈恩用中子轰击铀原子核,发现了核裂变现象。  

    1942年12月2日 美国芝加哥大学成功启动了世界上第一座核反应堆。   

    1945年8月6日和9日 美国将两颗原子弹先后投在了日本的广岛和长崎。   

    1954年 苏联建成了世界上第一座核电站------奥布灵斯克核电站。   

    在1945年之前,人类在能源利用领域只涉及到物理变化和化学变化。二战时,原子弹诞生了。人类开始将核能运用于军事、能源、工业、航天等领域。美国、俄罗斯、英国、法国、中国日本、以色列等国相继展开对核能应用前景的研究。 

    中国发展

    1964年10月16 日 15时,中国第一颗原子弹成功爆破,发出了惊天动地的巨响。

    1955年的1月15日,当一代伟人毛泽东在中南海主持召开中共中央书记处扩大会议时,更多考虑的是国家强大与国防安全。

    1983年,中国第一座核电站——秦山核电站动工兴建,这座30万千瓦核电站只引进了部分关键技术,其余均为中国自行设计、自行施工、自行制造。接着,主要引进法国设备的大亚湾核电站也开始建设。[1]

    核能发电/核能源 编辑

    简介

    核能源核能源
    利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电的方式。它与火力发电极其相似。只是以核反应堆及  核能发电站
    蒸汽发生器来代替火力发电的锅炉,以核裂变能代替矿物燃料的化学能。除沸水堆外(见轻水堆),其他类型的动力堆都是一回路的冷却剂通过堆心加热,在蒸汽发生器中将热量传给二回路或三回路的水,然后形成蒸汽推动汽轮发电机。沸水堆则是一回路的冷却剂通过堆心加热变成70个大气压左右的过饱和蒸汽,经汽水分离并干燥后直接推动汽轮发电机。

    核反应堆

    核能发电利用铀燃料进行核分裂连锁反应所产生的热,将水加热成高温高压,利用产生的水蒸气推动蒸汽轮机并带动发电机。核反应所放出的热量较燃烧化石燃料所放出的能量要高很多(相差约百万倍),比较起来所以需要的燃料体积比火力电厂少相当多。核能发电所使用的的铀235纯度只约占3%-4%,其馀皆为无法产生核分裂的铀238。   

    举例而言,核电厂每年要用掉80吨的核燃料,只要2支标准货柜就可以运载。如果换成燃煤,需要515万吨,每天要用20吨的大卡车运705车才够。如果使用天然气,需要143万吨,相当于每天烧掉20万桶家用瓦斯。换算起来,刚好接近全台湾692万户的瓦斯用量。

    过程

    核能→水和水蒸气的内能→发电机转子的机械能→电能。

    历史

    简史 核能发电的历史与动力堆的发展历史密切相关。动力堆的发展最初是出于军事需要。1954年,苏联建成世界上第一座装机容量为 5兆瓦(电)的核电站。英、美等国也相继建成各种类型的核电站。到1960年,有5个国家建成20座核电站,装机容量1279兆瓦(电)。由于核浓缩技术的发展,到1966年,核能发电的成本已低于火力发电的成本。核能发电真正迈入实用阶段。1978年全世界22个国家和地区正在运行的30兆瓦(电)以上的核电站反应堆已达200多座,总装机容量已达107776兆瓦(电)。80年代因化石能源短缺日益突出,核能发电的进展更快。到1991年,全世界近30个国家和地区建成的核电机组为423套,总容量为3.275亿千瓦,其发电量占全世界总发电量的约16%。世界上第一座核电站—苏联奥布宁斯克核电站. 中国大陆的核电起步较晚,80年代才动工兴建核电站。中国自行设计建造的30万千瓦(电)秦山核电站在1991年底投入运行。大亚湾核电站于1987年开工,于1994年全部并网发电。

    原理

    核能发电的能量来自核反应堆中可裂变材料(核燃料)进行裂变反应所释放的裂变能。裂变反应指铀-235、核燃料水池
    钚-239、铀-233等重元素在中子作用下分裂为两个碎片,同时放出中子和大量能量的过程。反应中,可裂变物的原子核吸收一个中子后发生裂变并放出两三个中子。若这些中子除去消耗,至少有一个中子能引起另一个原子核裂变,使裂变自持地进行,则这种反应称为链式裂变反应。实现链式反应是核能发电的前提。

    优点

    1.核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中,因此核能发电不会造成空气污染。   

    2.核能发电不会产生加重地球温室效应的二氧化碳。   

    3.核能发电所使用的铀燃料,除了发电外,暂时没有其他的用途。   

    4.核燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍,故核能电厂所使用的燃料体积小,运输与储存都很方便,一座1000百万瓦的核能电厂一年只需30公吨的铀燃料,一航次的飞机就可以完成运送。   

    5.核能发电的成本中,燃料费用所占的比例较低,核能发电的成本较不易受到国际经济情势影响,故发电成本较其他发电方法为稳定。

    缺点

    1.核能电厂会产生高低阶放射性废料,或者是使用过之核燃料,虽然所占体积不大,但因具有放射线,故必须慎重处理,且需面对相当大的政治困扰。   

    2.核能发电厂热效率较低,因而比一般化石燃料电厂排放更多废热到环境裏,故核能电厂的热污染较严重。   

    3.核能电厂投资成本太大,电力公司的财务风险较高。   

    4.核能电厂较不适宜做尖峰、离峰之随载运转。   

    5.兴建核电厂较易引发政治歧见纷争。   

    6.核电厂的反应器内有大量的放射性物质,如果在事故中释放到外界环境,会对生态及民众造成伤害。

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    高能物理学又称粒子物理学或基本粒子物理学,它是物理学的一个分支,研究构成物质和辐射的组元粒子及其相互作用的物理学科。

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    参考资料
    [1]^引用日期:2016-05-13

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