原子物理學(xué)三核能-仁濟醫(yī)院靚次伯紀念中學(xué)

1、仁濟醫(yī)院靚次伯紀念中學(xué)原子物理學(xué) ( 三) 核能5.3核能核裂變原子核進行裂變反應(yīng)時會釋出能量原子核鏈式反應(yīng)核聚變兩個原子核進行聚反應(yīng)時會釋出能量聚變反應(yīng)是太陽能量的來源1仁濟醫(yī)院靚次伯紀念中學(xué)1. 核能 (nuclear energy)i) 簡單理論? 核能可透過核裂變和核聚變兩種方法由原子核釋放出來。? 核裂變是一個重原子核，分裂成為多個較輕的原子核的過程。? 核顥變是兩個或多個輕原子核，結(jié)合成一個較重的原子核的過程。ii) 核裂變 (nuclear fission)a) 一個鈾 235 原子 (U 235 ) 被慢中子轟擊時會分裂成兩個較小的原子和若干個快中子，這程過程稱為核裂變。b)

2、連鎖反應(yīng) (chain reaction)? 當一個鈾 235 原子被一個中子轟擊而分裂時，會發(fā)射幾個中子。? 這些中子會轟擊另外幾個鈾原子而使這幾個鈾原子裂變並發(fā)射更多的中子。? 這些中子又會轟擊更多其它的原子，如此推如下圖所示。這樣的過程稱為連鎖反應(yīng)。2仁濟醫(yī)院靚次伯紀念中學(xué)c) 原子彈爆發(fā)? 要是一塊鈾的大小超過了某一臨界體積 ( 大約相當於一個網(wǎng)球小) ，將會發(fā)生不可控制的連鎖反應(yīng)而在短時間內(nèi)釋放出巨大的能量( 正如在原子彈爆發(fā)時的情形一樣 )。d) 核反應(yīng)堆 (nuclear reactor)? 如果使核裂變中的能量緩地釋放出來，那麼人類便可利用它們。現(xiàn)在，人類能夠在核反應(yīng)堆裏進行受

3、控核裂變。3仁濟醫(yī)院靚次伯紀念中學(xué)iii) 有關(guān)核能的辯論 (the nuclear debate)a) 贊成意見? 利用核能可以節(jié)約行將耗盡的礦物能源 ( 煤，石油，天然氣 )。這些礦物能源可以節(jié)約下來 ，供第三世界的人們利用 ，或完全不利用 (以減少溫室效應(yīng) )。? 核電站對環(huán)境造成污染比燃煤發(fā)電廠更小 ，也不會產(chǎn)生 C02 及 S0 2 而造成酸雨。? 核廢物的數(shù)量小，且可以封閉在厚玻璃容器內(nèi)深埋儲存。? 核電廠發(fā)生意外的機會，比交通意外或墜機意外低。? 建築核電廠比傳統(tǒng)的發(fā)電廠成本高得多。但是，核電廠的燃料鈾的成本，則比傳統(tǒng)發(fā)電廠的燃料便宜。長遠來說，運作核電廠比傳統(tǒng)的發(fā)電廠較為經(jīng)濟。

4、b) 反對意見? 自然界中的鈾也是有限的 。我們必須開拓如波動能及太陽能等可重複使用的能源。這些能源可以降低對環(huán)境的污染。? 拋棄核廢物是不負責的，核廢物將污染我們的後代的生活環(huán)境。而且，核廢物還有漏的可能性。? 由於人為的錯誤，切爾諾貝爾核電站爆炸。因此，意外一旦發(fā)生，後果不堪設(shè)想。4仁濟醫(yī)院靚次伯紀念中學(xué)iv) 核聚變 (nuclear fusion)? 核聚變的過程中，兩個或多個輕原子核結(jié)合成一個質(zhì)量較大的原子核時，也會釋放出大量能量。? 例如，兩個氘 ( 重氫 )原子核結(jié)合成一個氦 3(He 3)原子核時，會釋放出大量能量，及放出一個中子。?12 H + 12H24He + 01n? 進行核聚變最困難之處，是要克服兩個均帶正電的核子之間的強大斥力，令兩輕核結(jié)合為一。兩核要抵抗強大斥力，須先具有很大的動能，其中一個使輕核獲得足夠動能的方法，是把它加熱至一億度的高溫。? 可是，盡管我們