主题:核技术


核技术主题

这个是国际公认的放射性符号。

核技术是涉及原子核核反应的技术。 其中值得注意的核技术包括核反应堆核医学核武器。 除此之外,它还用于烟雾探测器英语Smoke detector和枪支瞄准具等等其他应用。

核能是利用释放核能产生热量的核反应,然后最常用于蒸汽轮机以在核电厂中发电。 作为核技术,核能可以从核裂变放射性衰变,和核聚变反应中获得。

目前,核电的绝大部分电力来自的核裂变。 核衰变过程用于小众应用,例如放射性同位素熱電機(RTG)。 聚变能发电仍然是国际研究的焦点。 本文主要讨论用于核裂变发电。

2017年,民用核电供电量为2,488太瓦时(TWh),相当于全球总发电量的10%左右。 截至2018年4月,全世界有449个民用核裂变反应堆,总电力为394吉瓦(GW)。 截至2018年,58座核电站反应堆正在建设,154座反应堆计划建造,总装机容量分别为63 GW和157 GW。 截至2019年1月,共提议337个反应堆。 大多数正在建造的反应堆是亚洲的第三代反应堆

特色条目

235U 原子核的一种裂变过程,235U 原子核吸收一個中子,變成236U 原子核,然後236U 原子核裂变成二個快速運動的較小原子核,並釋放三個中子,同時也會產生伽马射线(圖中未繪出)
核裂变(英語:Nuclear fission),在港台称作核分裂,是指由較重的(原子序数較大的)原子,主要是指,分裂成较輕的(原子序数较小的)原子的一種核反應放射性衰變形式。核裂变是由莉澤·邁特納奥托·哈恩奥托·罗伯特·弗里施等科學家在1938年發現。原子彈以及核电站的能量来源都是核裂变。早期原子彈應用鈽-239為原料製成。而鈾-235裂變在核電廠最常見。

重核原子經中子撞擊後,分裂成為兩個較輕的原子,同時釋放出數個中子,並且以伽马射线的方式釋放光子。釋放出的中子再去撞擊其它的重核原子,從而形成鏈式反應而自發分裂。原子核分裂時除放出中子還會放出熱,核電廠用以發電的能量即來源於此。因此核裂变產物的結合能需大於反應物的的結合能。

核裂变會將化學元素變成另一種化學元素,因此核裂变也是核遷變的一種。所形成的二個原子質量會有些差異,以常見的可裂变物质同位素而言,形成二個原子的質量比約為3:2。大部份的核裂变會形成二個原子,偶爾會有形成三個原子的核裂变,稱為三分裂變英语ternary fission,大約每一千次會出現二至四次,其中形成的最小產物大小介於質子原子核之間。

現代的核裂变多半是刻意產生,由中子撞擊引發的人造核反應,偶爾會有自發性的,因放射性衰變產生的核裂变,後者不需要中子的引發,特別會出現在一些質量數非常高的同位素,其產物的組成有相當的機率性甚至混沌性,和质子发射α衰變集群衰变英语cluster decay等單純由量子穿隧產生的裂变不同,後面這些裂变每次都會產生相同的產物。原子彈以及核电站的能量来源都是核裂变。核燃料是指一物質當中子撞擊引發核裂变時也會釋放中子,因此可以產生鏈式反應,使核裂变持續進行。在核电站中,其能量產生速率控制在一個較小的速率,而在原子彈中能量以非常快速不受控制的方式釋放。

由於每次核分裂釋放出的中子數量大於一個,因此若對鏈式反應不加以控制,同時發生的核分裂數目將在極短時間內以幾何級数形式增長。若聚集在一起的重核原子足夠多,將會瞬間釋放大量的能量。原子彈便應用了核分裂的這種特性。製成原子彈所使用的重核含量,需要在90%以上。

核能發電應用中所使用的核燃料,鈾-235的含量通常很低,大約在3%到5%,因此不會產生核爆。但核電廠仍需要對反應爐中的中子數量加以控制,以防止功率過高造成爐心熔毀的事故。通常會在反應爐的慢化劑中添加,並使用控制棒吸收燃料棒中的中子以控制核分裂速度。從鎘以後的所有元素都能分裂。

核分裂時,大部分的分裂中子均是一分裂就立即釋出,稱為瞬發中子,少部分則在之後(一至數十秒)才釋出,稱為延遲中子。


特色图片

NS(核动力船舶)萨凡纳号,第一个商用核动力货船,前往在西雅图的世界博览会的途中。
Credit: US Government

NS(核动力船舶)萨凡纳号在金门大桥下经过,1962年

[[萨凡纳号英语NS Savannah|延伸阅读...]]


你知道吗

  • 世界上第一个核反应堆,芝加哥1号堆(英語:Chicago Pile-1),是在芝加哥大学校园的阿隆佐斯塔格场(Amos Alonzo Stagg Field)体育场的废弃看台的西侧修建。


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