会计的核能

2005-6-13 2005-6-13 核能的利用是20世纪能源科学的主要成就。核能又称原子能，是原子核中的核子重新分配时释放出来的能量。核子指的是组成原子核的基本单位粒子，是质子和中子的统称。人类和平利用核裂变能的关键技术是实现链式裂变反应。链式裂变反应指的是原子核的连续裂变过程。核反应堆是维持可控核裂变链式反应的装置。核反应堆一般由堆芯、控制棒、反射层、堆内支撑机构、反应堆容器等组成。

核能即原子能，它是原子结构发生变化而释放的能量。通常的化学反应，仅涉及原子与原子之间相互结合关系的变化，而原子核不发生变化。在原子核反应中，原子核的组成部分(中子和质子)的相互关系发生变化。由于这些粒子之间结合的紧密程度，远远大于原子间结合的紧密程度，因此核反应中的能量变化比化学反应大几百万倍。核能与化学能可做如下具体比较：1公斤标准煤燃烧释放能量29260焦尔。1公斤石油燃烧释放能量418000焦尔。1公斤铀－235裂变释放能量685.5亿焦尔。1公斤抗流混和物聚变释放能量3385.8亿焦尔。

What is nuclear power/energy?Who invented it?What has it brought us?

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、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。 要用反应堆产生核能,需要解决以下4个问题：①为核裂变链式反应提供必要的条件，使之得以进行。②链式反应必须能由人通过一定装置进行控制。失去控制的裂变能不仅不能用于发电，还会酿成灾害。③裂变反应产生的能量要能从反应堆中安全取出。④裂变反应中产生的中子和放射性物质对人体危害很大，必须设法避免它们对核电站工作人员和附近居民的伤害。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，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。

核能（或称原子能）是通过核反应从原子核释放的能量，符合阿尔伯特·爱因斯坦的质能方程E=mc²，其中E=能量，m=质量，c=光速。核能可通过三种核反应之一释放：1、核裂变，较重的原子核分裂释放结合能。2、核聚变，较轻的原子核聚合在一起释放结合能。3、核衰变，原子核自发衰变过程中释放能量。核能是人类最具希望的未来能源之一。人们开发核能的途径有两条：一是重元素的裂变，如铀的裂变；二是轻元素的聚变，如氘、氚、锂等。重元素的裂变技术，己得到实际性的应用；而轻元素聚变技术，也正在积极研究之中。可不论是重元素铀，还是轻元素氘、氚，在海洋中都有相当巨大的储藏量。可用作能源的核反应，目前主要有重元素原子核(铀－235、铀－233、钚－239、钍)的裂变反应和轻元素(氘、氚)原子核的聚变反应两大类。核裂变是1942年首次点火实现的，可控核聚变许多国家正在紧张的研究之中，至今尚未实现。所以说，可控核聚变被认为属于下一世纪的能源。核衰变是放射性核素自发地释放射线和能量，最终转化为其他稳定核素的过程。放射性核素在进行核衰变的时候，根据核素的性质可能放射出α射线、β射线、γ射线以及俘获电子等。由於一个原子的衰变是自然地发生，即不能预知何时会发生，因此会以机会率来表示。每颗原子衰变的机率大致相同，做实验的时候，会使用千千万万的原子。当原子开始发生衰变，其数量会越来越少，衰变的速度也会因而减慢。例如一种原子的半衰期为一小时，一小时后其未衰变的原子会剩下原来的二分一，两小时后会是四分一，三小时后会是八分一。

1、核能是核反应从原子核发出的能量。2、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.3、核能发电不会产生加重地球温室效应的二氧化碳.

核能诞生 发现原子后，科学家们又发现原子核能够发生分裂，也就是一个原子核分成两个原子核、三个原子核……而且在分裂后还能产生很大的能量。 铀核裂变为两个碎片（两个新的原子核）的消息立即传遍了全世界。紧接着各国科学家们都证实：铀核确实是分裂了。 铀核分裂产生的这个能量，比相同质量的化学反应放出的能量大几百万倍以上！就这样，人们发现了“原子的火花”，一种新形式的能量。这个能量就是原子核裂变能，也称核能，或原子能。但当时，人们只注意到了释放出惊人的能量，却忽略了释放中子的问题。稍后，哈恩、约里奥·居里及其同事哈尔班等人又发现了更重要的一点，也是最引人注目的一点，就是：在铀核裂变释放出巨大能量的同时，还放出两、三个中子来。 这是又一项惊人的发现。为什么呢？ 一个中子打碎一个铀核，产生能量，放出两个中子来；这两个中子又打中另外两个铀核，产生两倍的能量，再放出四个中子来，这四个中子又打中邻近的四个铀核，产生四倍的能量，再放出八个中子来……。以此类推，这样的链式反应，也就是一环扣一环的反应，又称连锁反应，持续下去，宛如雪崩，山顶上一团雪滚下来，这团雪带动了其它雪，其它的雪再带动另一块雪，这样连续下去，愈滚愈烈，瞬间就会形成大雪球，滚下山坡，势不可挡。这意味着：极其微小的中子，将有能力释放沉睡在大自然界中几十亿年的物质巨人。 正是由干这一发现，卢瑟福和同他持同样观点的人认为开发利用原子能量的设想不可能的结论，终于被一种新的科学手段所动摇，并且最后被彻底摧毁了。 1944年，哈恩因为发现了“重核裂变反应”，荣获该年度的诺贝尔化学奖。但是，在这一研究中曾经与其合作并作出过重大贡献的梅特纳和斯特拉斯曼却没有获此殊荣，对此，人们不免感到遗憾。特别是对梅特约而言，是她首先创造性的采用了“原子分裂”这个科学史上从来没有过的名词，难道仅仅因为她是一位女科学家就可以“忽略不计”吗？对此，一直到20世纪的90年代，仍然有人为她和有同样命运的女科学家们感到不平。 不过，尚可欣慰的是，1966年，梅特纳博士和哈恩博士，还有斯特拉斯曼博士共同获得瑞典原子能委员会颁发的5万美元的“恩里科·费米奖”。那时的梅特纳已有80高龄，身体很虚弱，不能到维也纳去领奖，是由原子能委员会主席西博格博士亲自到英国剑桥向她授奖的。这对梅特纳博士来说，当是极大的荣誉，也是莫大的欣慰。 爱因斯坦和原子能 爱因斯坦早在1905年发表狭义相对论的原始论文，作为相对论的一个推论，他又提出了质能关系。这种关系的发现，对解释原子能释放有重大意义。 在知道原子能以前，只知道世界上有机械能，如汽车运动的动能；有化学能，如燃烧酒精放出热能转变为二氧化碳气体和水；有电能，当电流通过电炉丝以后，会发出热和光，等。这些能量的释放，都不会改变物质的质量，只会改变能量的形式。 例如，两辆完全相同的汽车，都是5吨，一辆在运动，一辆是静止的，运动的车虽然有动能，但其质量与静止的车是完全一样的，不会因为运动而发生变化；如果运动的车一旦与静止的车发生碰撞，猛然停止时，动能虽然失去了，可我们发现，汽车在相撞处变得很热。这是什么原因呢？汽车的动能转变成了撞击点金属的热能，而汽车的质量仍然没有改变，还是5吨。这是用我们的常识可以理解的。 但爱因斯坦发现质能关系以后，他的理论是，质量也可以转变为能量，而且这种转变的能量非常巨大。 例如，原子能比化学反应中释放的热能要大将近5千万倍：铀核裂变的这种原子能释放形式约为200，000，000电子伏特（一种能量单位），而碳的燃烧这种化学反应能量仅放出4．1电子伏特。原子能是怎样产生的呢？前面已经提到，铀核裂变以后产生碎片，我们发现，所有这些碎片质量加起来少于裂变以前的铀核，那么，少掉的质量到哪里去了，就是因为转变成了原子能。数学上用E＝mc2 的公式来表示，即：能量等于质量乘以光速的平方。由于光速是个很大的数字（c＝30，000，000，000厘米／秒），所以质量转变为能量后会是个非常巨大的数量。爱因斯坦的理论超出了人们的常识范围，这正是他的过人之处。 爱因斯坦的这个质能关系正确地解释了原子能的来源，奠定了原子能理论的基础。

核能的重原子核分裂，需要中子来引发。当中子跟重原子核碰撞并被吸收，重原子核就会立即分裂成两片。这两片其实是两个轻的原子核。裂变反应同时释放出中子和能量。新产生的中子跟其他原子核碰撞，引起新的裂变，这样可形成链式反应。裂变反应释放出的中子速度很高(每秒几万公里)称快中子。快中子不容易引起裂变，犹如高速子弹穿过物体，不能把物体打碎一样，而较慢的子弹却能把物体击碎。要把快中子减慢下来，使它达到容易引起铀－235裂变的速度(每秒几公里)，需要采用慢化剂。常用的慢化剂有普通水、重水和石墨，相应的反应堆称为水堆、重水堆和石墨堆。石墨堆和重水堆可用天然铀作燃料，普通水堆由于吸收中子过多，不能用天然铀，而必须用浓缩铀作燃料。核能(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。