影响人类历史的科学大发现

1942年 核能 二战爆发前几个月,物理学家们找到了一种将原子核的能量释放出来的方法.德国科学家奥托·哈恩和弗里兹斯特拉斯曼用中子轰击铀,结果获得了一些新的原子,看起来是钡--一种比铀轻得多的元素.1939年初,里斯·迈特纳和奥托·弗里希意识到原子核分裂成了两部分.根据他们的测算,这种核裂变释放出的能量是巨大的.     

科技新闻

高温气冷堆高温气冷堆,通俗地说,反应堆就是"原子锅炉",是通过控制核燃料的反应来产生原子能的装置。通常,反应堆的核燃料是铀235,在中子的作用下能够产生核裂变。一个铀235原子核吸收一个中子以后,会分裂成两个较轻的原子核,以热的形式释放出能量,并产生两个     

原子弹研制秘闻

中国人最早揭开原子能量的秘密1938年德国柏林威廉大帝化学研究所两位著名科学家发现,用中子对铀原子核进行人工轰击,可使铀原子核发生裂变而产生巨大的能量,仅一个铀原子核就能产生出200兆伏特的能量。1939年初,科学家们又发现了链式反应,即用一个中子轰击铀原子核,放出2至3个中子,再继续轰击使铀核继续裂变,如此循环往复,1公斤铀核的裂变在百分之一秒内产生的能量相当于2500吨优质煤完全燃烧时产生的能量,这个能量有几百万度的高温和几十万个大气压的压力,这就是惊人的核裂变。但谁又会相信,揭开1公斤铀裂变能量的人,竟是当时科学最落后的…     

高温气冷堆

高温气冷堆,通俗地说,反应堆就是“原子锅炉”,是通过控制核燃料的反应来产生原子能的装置。通常,反应堆的核燃料是铀235,在中子的作用下能够产生核裂变。一个铀235原子核吸收一个中子以后,会分裂成两个较轻的原子核,以热的形式释放出能量,并产生两个或者三个新的中子。     

原子核的分裂

图中部圆形内介绍了铀原子核分裂的情况。当铀235原子核被中子击中以後,分裂成大小大致相等的两个碎块(较轻的元素的原子核),同时放出能量。每个铀235原子核分裂的时候发出来的能量,比烧掉—个碳原子要大五千万倍。更重要的是铀235原子核在分裂过程中同时还抛出两三个中子。这两三个中子撞击邻近的铀235核,又把它们分裂成碎块,这样就形成了原子核分裂的链式反应,产生了大量的原子能。图上部背景表示在用来产生原子能的物质的结晶体中,原     

如何制造原子弹

原子弹这个词对于我们太熟悉了。它的威力极大,曾经让日本的广岛和长崎瞬间化为废墟。但是原子弹是如何制造的,我们只是了解一点它的制造原理:核燃料(例如铀-235)在中子的轰击下发生裂变,释放出能量和中子,释放出的中子进一步轰击核燃料,这种连锁反应就可以在很短的时间内使核燃料几乎同时释放能量,从而产生核爆炸。     

核裂变链式反应的动态演示仪

介绍了一种能够展示核裂变链式反应过程的动态过程的科普仪器——核裂变链式反应的动态演示仪。演示仪以铀235原子核结构为模型,黄色小球代表中子,红色团表示原子核。采用PLC控制气动装置实现中子的撞击、原子核的分裂以及中子的释放,通过灯光效果,进一步增强了演示的趣味性。该项目获得了2008年国家发明专利,并在多个科技馆应用。     

原子核反应器 原子堆

天然放射性元素铀235以及人造放射性元素钚239被中子分裂的过程,是现代原子核技术的基础。当铀235原子核分裂的时候,有2-3个中子和碎片一起飞出来。每一个中子能够使新的铀核分裂。新的铀核分裂后飞出的中子,就使得更多数目的铀核分裂。像这样越来越多的铀核分裂的过程,就叫做“链式反应”。在链式反应中,有大量的能量产生出来。链式反应只有这种情况下才可以发生:一个铀核分裂後,飞出来的中子     

全超导托卡马克核聚变实验装置

1基本原理核能是能源家族的新成员,包括裂变能和聚变能两种主要形式。裂变能是重金属元素的核子通过裂变而释放的巨大能量。受控核裂变技术的发展已使裂变能的应用实现了商用化,如核(裂变)电站。裂变需要的铀     

我国核电发展现状与展望

我国核电发展现状 1938年秋,科学家发现,铀-235原子核,在中子轰击下会发生裂变,并释放出大量能量,从此人类进入了原子时代。核能的利用,经过50余年的发展,目前世界上核电站装机容量已达3.4亿千瓦。人们已普遍认为,核能是一种安全、可靠、经济、清洁的能源。在一些化石燃料能源资源短缺的国家,已选定核能作为国家解决能源需求的主能源。例如:1994年核电在电力总供电量中所占百分数,法国为75.29％,比利时为55.77％,瑞典51.13     

全超导托卡马克核聚变实验装置

核能包括裂变能和聚变能两种主要形式。裂变能是重金属元素的核子通过裂变而释放的巨大能量。 受控核裂变技术的发展已使裂变能的应用实现了商用化, 如核(裂变)电站。但是, 核燃料来源、核辐射风险以及核废料的处置等因素限制了裂变能的发展。 聚变能是两个较轻的原子核聚合为一个较重的原子核释放出的能量。目前开展的受控核聚变研究正是致力于实现聚变能的和平利用。核聚变的燃料是氢的同位素氘(D)和氚(T), 氘在地球的海水中有极其丰富的蕴藏量, 总量约 40 万亿吨。 每升海水中所含的氘完全聚变所释放的能量相当于燃料 340 升汽油。 按目前世界消耗的能量计算, 海水中氘的聚变能可用几百亿年。特别重要的是聚变产生的废料为氦气, 是清洁和安全的。因此, 聚变能是一种无限、清洁、安全的新能源, 核聚变能源是最有希望彻底解决能源和环境问题的根本出路之一。这就是世界各国尤其是发达国家不遗余力竞相研究、开发聚变能的根本原因。     

点燃家中的太阳

在石油和天然气只能开采几百年甚至数十年的紧迫局面下，人们不禁思考究竟什么能源可保长久使用无虞。是铀-235吗?的确，应用核裂变原理建造的核电站，可以让1克U-235完全裂变释放出相当干2吨半优质煤完全燃烧时所释放的能量。铀虽然储量丰富，但其产生的核废料不能循环使用，是不可再生的资源．如果人类全部依靠铀提供能源．预计1000年后铀资源也会枯竭，而且铀产生的核废料污染性也很大。     

桌面上的“核爆炸”

让核爆炸在桌面上诞生，或许不是天方夜谭。最近，美国科学家在一个盛着的液体中大烧杯中让微小气泡产生内部爆炸，其现象就像发生了核聚变。不可思议的“核聚变”，烧杯里面上千万度的高温。这一切，你相信吗？ 核聚变不容易世界上的每一种物质都处于不稳定状态，有时会分裂或合成，变成另外的物质。物质无论是分裂或合成，都会产生能量。由两个氢原子合为一个氦原子，就叫核聚变，太阳巨大的能量就是依此而释放的。大家熟悉的原子弹则是用裂变原理造成的，目前的核电站也是利用核裂变而发电。核裂变虽然能产生巨大的能量，但远远比不上核…     

释放核能(中)回望人类发明之路(二十一)

发现核裂变具有重大意义.在实验中人们注意到,铀原子核分裂时产生的所有碎片,其质量加在一起比铀原子核原来的质量小,有一部分质量神秘地失踪了.1905年9月,爱因斯坦(1879-1955年)在关于"相对论"的第二篇论文中,曾经提出一个重要的论断:质量与能量可以相互转化,消失的质量可以转化为物体的动能或电磁波,并且推导出它们之间相互转化的公式e=mc2,即能量等于质量乘以光速的平方.     

笼中烈日完美能源

目前的核电站,全部都是采用核裂变来进行发电.也就是核分裂,由重的铀或钚原子,分裂成较轻原子的一种核反应形式.但是,科学家对核聚变的研究已经经历了数十年,它建立在一个几乎人所共知的物理原理之上:能量等于质量乘以光速的平方.     

月球会成为21世纪的波斯湾吗？

核聚变发电长期以来一直吸引着科学家们。轻原子核如氢的三种同位素:氕(_1~1H)、氘(_1~2H)、氚(_1~3H)以及氦(_2~3He)等,它们发生聚变反应聚合为较重的原子核时会放出巨大的能量,同等质量的核燃料,轻核聚变反应会比重核裂变反应放出更多的能量。所以人工控制热核反应以利用其     

未来先进核裂变能——ADS嬗变系统

加速器驱动次临界系统(ADS,Accelerator Driven Sub-critical System),以加速器产生的高能强流质子束轰击靶核(如铅等)产生散裂中子作为外源中子驱动和维持次临界堆运行,具有固有安全性。ADS系统的中子能谱硬、通量大、能量分布宽,嬗变长寿命核素能力强,既可大幅降低核废料的放射性危害,实现核废料的最少化处置,同时还有能量输出,可以提高核资源的利用率,被国际公认为核废料处理的最有效手段。中科院于2011年启动了"未来先进核裂变能"战略性先导科技专项,其中ADS嬗变系统作为其两大部署内容之一,将致力于自主发展ADS系统从试验装置到示范装置的全部核心技术和系统集成技术,为保障国家能源供给和核裂变能长期可持续发展做出贡献。     

纳粹德国为何没能造出核弹?

<正>20世纪30年代,物理学界取得了3个重大研究成果:一个是中子的发现;一个是正电子的发现;还有一个是核裂变现象的发现。中子的发现与核裂变的发现使人类对物质的认识深入到原子核内部。这3个发现从纵向与横向扩展了人类对物质的认识。从军事技术应用价值看,中子与核裂变的发现受到更为普遍的重视。当时统治德国的纳粹分子也认识到了这些     

冷核聚变发展历程及相关理论讨论

冷聚变自从被发现,就一直饱受争议。其争议的来源是核反应的产物与常规核理论不相匹配,另外是实验可重复性差。目前热聚变反应需要在特定的条件下,质量非常小的原子,一般指的是氘,其在高温和超高温下使得原子核的核外电子摆脱原子核核力的约束,从而造成两个或两个以上的原子核发生剧烈碰撞,碰撞所产生的聚合反应生成了新的,质量更大的原子核,而其中的中子在此期间从中逃逸出原子核,产生巨大的能量。就目前而言,实现热核的可控聚变难度十分巨大。相对于热核聚变,冷核聚变却是理想的未来新能源,冷核聚变相对于热核聚变制备设备来说,仅仅占地大约两平方米,并且在反应过程中无中子产生,无辐射。其原材料从海水中获取,原材料储量巨大。因此,冷核聚变有望成为人类最理想的能源之一。     

超过恒星温度

苏联联合原子核研究所的科学家,最近利用同步稳相加速器加速质子,(车车车)击原子核,使核的温度达到了比发光恒星的温度还要高数百亿度的高温,从而使核子力无法把质子和中子保持在原子核内,产生了原子核分裂的现象。苏联物理学家利用同步稳相加速器使氢原子核——质子,获得了能量为一百亿电子伏特的速度。物理学家还用了塗有厚厚一層敏感度极高的乳胶的特种底片,将基本粒子的踪迹记录下来。有一张相片把在加速器中加速到九十亿电子