核裂变

能源 物理学

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心气虚,则脉细;肺气虚,则皮寒;肝气虚,则气少;肾气虚,则泄利前后;脾气虚,则饮食不入。
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1 拼音

hé liè biàn

2 注解

核裂变

核的反应。具有核裂变的核燃料有铀-235、铀-233、钚-239,目前正在运转的核电厂所使用的是铀-235。用慢中子轰击铀-235时,就起下列裂变反应

裂变产物非常复杂,已发现的裂变产物有35种元素(从30Zn到64Gd),放射性核有200种以上。

核裂变所释放出的大量能量与质量亏损有关,可用爱因斯坦(A.Einstein)公式进行计算

△E=△mc2

式中△E表示系统能量的改变量△E=∑E生成物-∑E反应,△m表示系统质量的改变量,(△m=∑m生成物-∑m反应),c为光速(2.9979×108m·s-1),若以如下裂变反应为例

141.9092、90.9056g·mol-1

则△m={141.9092+90.9056+3×1.00867)

-(235.0439+1.00867)}g·mol-1

={235.8048-236.0526}g·mol-1

=-0.2118g·mol-1

△E=△m·c2

=(-0.2118×10-3kg·mol-1)×(2.9979×108m·s-12

=-1.9035×1013kg·m2·s-2·mol-1

=-1.9035×1013J·mol-1

=-1.9035×1010kJ·mol-1

1.000g铀-235放出的能量

核裂变过程中,每1g参加反应的铀-235可放出约8×107kJ的能量,而每1g煤完全燃烧时放出的热量约为30kJ。这就是说,1g铀-235裂变所产生的能量相当于约2.7×106g煤燃烧时所放出的能量。可见核能是多么巨大。

由于核裂变反应中产生了中子,故裂变反应以链式反应的形式进行。一般来说,在核裂变反应中,产生的中子数多于消耗的中子数,但产生的中子会被核裂变物质和反应堆内构件吸收一部分,还有一部分中子将逃逸到堆外,幸存中子的多少,对裂变链式反应具有决定性影响,如果幸存中子平均不到1,链式反应就愈来愈弱,称为“收敛”,如果幸存中子平均大于1,则链式反应会愈来愈强,称为“发散”,最后可能达到无法控制的地步,原子弹爆炸即利用此原理,这非常危险!故我们希望幸存中子恰好为1,让链式反应经久不息地进行下去。驾驭链式反应可通过控制棒实现,控制棒可用中子吸收截面很大但本身又不发生裂变的材料如镉、硼、铪制成。这种核反应堆称为热中反应堆。

天然铀按质量分数是包含0.0055%铀-234、0.72%铀-235和99.2745%铀-238三种同位素的“家族”,铀-238不能直接用作核裂变燃料,如果仅用铀-235作核燃料,其资源就很少。现代技术已开创了将铀-238转变成钚-239的技术

钚-239能进行核裂变反应。也就是说,在反应堆里,每个铀-235或钚-239裂变时放出的中子,除维持裂变反应外,还有少量的中子可以用来使难裂变的铀-238转变为易裂变的钚-239。这种反应堆称为快中子增殖堆。简称快堆。即快堆在消耗裂变燃料以产生核能的同时,还能生成相当于消耗量1.2~1.6倍的裂变燃料。这样,就可以把热中反应堆中所积压的铀-238充分利用。

编辑:banlang 审核:sun
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