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聚變和裂變的區別在于:原理不同,反應釋放能量

更新時間:2023-12-02 文章作者:佚名 信息來源:網絡整理 閱讀次數:

聚變和裂變的區別在于:原理不同,反應釋放能量不同,對環境影響大小不同。AF4物理好資源網(原物理ok網)

1、在原理上的不同:聚變是小質量的兩個原子核合成一個比較大的原子核而裂變就是一個大質量的原子核分裂成兩個比較小的原子核,在這個變化過程中還會釋放出巨大的能量。AF4物理好資源網(原物理ok網)

2、在反應釋放能量上的不同:聚變釋放的能量十分大。裂變釋放能量巨大,而且遠遠大于聚變。AF4物理好資源網(原物理ok網)

3、在對環境影響大小上的不同:變堆的核燃料蘊含極為有限,除了形成強悍的幅射,傷害人體,并且遺害千年的下腳料也很難處理,對環境污染很大。核聚變的幅射則少得多,核聚變的燃料可以說是取之不盡,用之不竭。AF4物理好資源網(原物理ok網)

聚變:由質量小的原子,主要是指氘或氚,在一定條件下(如超高溫和高壓),只有在極高的濕度和壓力下能夠讓核外電子甩掉原子核的禁錮,讓兩個原子核才能相互吸引而碰撞到一起,發生原子核互聚首合作用,生成新的質量更重的原子核(如氦)。AF4物理好資源網(原物理ok網)

中子似乎質量比較大,而且因為中子不帶電,因而也才能在這個碰撞過程中逃出原子核的禁錮而釋放下來,大量電子和中子的釋放所表現下來的就是巨大的能量釋放。AF4物理好資源網(原物理ok網)

裂變:只有一些質量特別大的原子核像鈾(yóu)、釷(tǔ)和钚(bù)等能夠發生核裂變。這種原子的原子核在吸收一個中子之后會分裂成兩個或更多個質量較小的原子核,同時放出二個到三個中子和很大的能量,又能使別的原子核接著發生核裂變,使過程持續進行下去,這些過程也稱鏈式反應。AF4物理好資源網(原物理ok網)

原子核在發生核裂變時,釋放出巨大的能量稱為原子核能,也稱原子能。1千克鈾-238的全部核的裂變將形成20,000兆瓦小時的能量(足以讓20兆瓦的發電廠運轉1,000小時),與燃燒起碼2000噸煤釋放的能量一樣多。AF4物理好資源網(原物理ok網)

擴充資料:AF4物理好資源網(原物理ok網)

對于核化學,本質是一樣的,都是在轉換的過程中損失了質量,弄成了能量。至于具體是裂變可以損失能量還是聚變可以損失能量都不一定,要看具體的核反應。AF4物理好資源網(原物理ok網)

就當前的應拿來講,常用的聚變通常是指氘和氚聚弄成氦的過程,常用的裂變有鈾,钚等的裂變。AF4物理好資源網(原物理ok網)

所以從控制的角度來講,區別是,裂變容易控制和引起,只需控制中子流的密度,而聚變不容易控制,須要上億度的低溫,但聚變卻是在宇宙中最常見的核反應。AF4物理好資源網(原物理ok網)

參考資料:百度百科-核裂變和核聚變AF4物理好資源網(原物理ok網)

主要區別在于:AF4物理好資源網(原物理ok網)

1、裂變是一個原子核分裂成幾個原子核的變化,核聚變是核裂變相反的核反應方式。AF4物理好資源網(原物理ok網)

2、核聚變釋放的能量比核裂變更大。AF4物理好資源網(原物理ok網)

3、與裂變對比,聚變無高檔核邊角料,可不對環境構成大的污染。AF4物理好資源網(原物理ok網)

聚變:由質量小的原子,主要是指氘或氚,在一定條件下(如超高溫和高壓),只有在極高的濕度和壓力下能夠讓核外電子甩掉原子核的禁錮,讓兩個原子核才能相互吸引而碰撞到一起,發生原子核互聚首合作用,生成新的質量更重的原子核(如氦)。AF4物理好資源網(原物理ok網)

中子似乎質量比較大,而且因為中子不帶電,因而也才能在這個碰撞過程中逃出原子核的禁錮而釋放下來,大量電子和中子的釋放所表現下來的就是巨大的能量釋放。AF4物理好資源網(原物理ok網)

裂變:只有一些質量特別大的原子核像鈾(yóu)、釷(tǔ)和钚(bù)等能夠發生核裂變。這種原子的原子核在吸收一個中子之后會分裂成兩個或更多個質量較小的原子核,同時放出二個到三個中子和很大的能量,又能使別的原子核接著發生核裂變,使過程持續進行下去,這些過程也稱鏈式反應。AF4物理好資源網(原物理ok網)

原子核在發生核裂變時,釋放出巨大的能量稱為原子核能,也稱原子能。1千克鈾-238的全部核的裂變將形成20,000兆瓦小時的能量(足以讓20兆瓦的發電廠運轉1,000小時),與燃燒起碼2000噸煤釋放的能量一樣多。AF4物理好資源網(原物理ok網)

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核聚變核裂變反應方程_核聚變和核裂變方程式_核裂變聚變反應方程式AF4物理好資源網(原物理ok網)

原理:AF4物理好資源網(原物理ok網)

核聚變AF4物理好資源網(原物理ok網)

即輕原子核(比如氘和氚)結合成較重原子核(比如氦)時放出巨大能量。由于物理是在分子、原子層次上研究物質性質,組成,結構與變化規律的科學,而核聚變是發生在原子核層面上的,所以核聚變不屬于物理變化。AF4物理好資源網(原物理ok網)

熱核反應,或原子核的聚變反應,是當前很有前途的新能源。參與核反應的輕原子核,如氫(氕)、氘、氚、鋰等從熱運動獲得必要的動能而導致的聚變反應(參見核聚變)。熱核反應是核彈爆燃的基礎,可在頓時形成大量熱能,但尚未能加以借助。AF4物理好資源網(原物理ok網)

如能使熱核反應在一定約束區域內,按照人們的意圖有控制地形成與進行,即可實現受控熱核反應。這正是在進行試驗研究的重大課題。受控熱核反應是聚變反應堆的基礎。聚變反應堆一旦成功,則可能向人類提供最清潔而又是取之不盡的能源。AF4物理好資源網(原物理ok網)

核裂變AF4物理好資源網(原物理ok網)

核裂變釋放能量是與原子核中質量-能量的存儲方法有關。從最重的元素仍然到鐵,能量存儲效率基本上是連續變化的,所以,重核才能分裂為較輕核(到鐵為止)的任何過程在能量關系上都是有利的。假如較重元素的核才能分裂并產生較輕的核,才會有能量釋放下來。AF4物理好資源網(原物理ok網)

但是,好多這類重元素的核一旦在星體內部產生,雖然在產生時要求輸入能量(取自超新星爆發),它們卻是很穩定的。不穩定的重核,例如鈾-235的核,可以自發裂變。快速運動的中子撞擊不穩定核時,也能觸發裂變。AF4物理好資源網(原物理ok網)

因為裂變本身釋放分裂的核內中子,所以假如將足夠數目的放射性物質(如鈾-235)堆在一起,這么一個核的自發裂變將觸發近旁兩個或更多核的裂變,其中每一個起碼又觸發另外兩個核的裂變,依這種推而發生所謂的鏈式反應。這就是稱之為原子彈(實際上是核武)和用于發電的核反應堆(通過受控的平緩形式)的能量釋放過程。AF4物理好資源網(原物理ok網)

參考資料:百度百科-核裂變AF4物理好資源網(原物理ok網)

全人類最終邁向主要依賴于聚變能源是一個必然,但我們還要因此等待半個世紀AF4物理好資源網(原物理ok網)

1952年11月1日,由日本制造的、人類第一顆核彈“麥克”在南太平洋的恩尼威托克島上爆燃。核彈爆燃的威力轟動了全世界——整個島嶼連同幾百米高的鋼架都在巨大的爆燃聲中灰飛煙滅核聚變和核裂變方程式,香菇云沖破了月球大氣的對流層和平流層。此次爆燃能量超過1000萬噸烈性雷管,是長崎爆燃那顆原子彈的700倍。AF4物理好資源網(原物理ok網)

核彈爆燃形成的毀滅性能量來自于熱核聚變——即太陽形成能量的方法,它和原子彈爆燃形成能量的核裂變方法恰好相反。半個多世紀過去了,全球再一次將眼神投向這些能量形成的方法——但這一次,人們期盼的是把這些可怕的爆燃轉化為可以控制的能量,以徹底解決全人類的能源問題。AF4物理好資源網(原物理ok網)

從第一顆原子彈爆燃到第一座核裂變電廠的完善,科學家花了大概10年的時間(1954年,前南斯拉夫建成世界第一座試驗核電站,1957年,法國建成世界第一座商用壓水堆核電站);而從第一顆核彈爆燃到第一座核聚變電廠的形成,人類則可能要等待一個世紀。AF4物理好資源網(原物理ok網)

試驗基地落址英國AF4物理好資源網(原物理ok網)

對于解決人類的能源問題而言,2005年6月28日是值得記念的一個日子。這三天,歷經三年討論的國際熱核聚變實驗堆合作計劃(ITER)的選址問題總算有了答案來自歐共體、美國、俄羅斯、日本、韓國和中國的代表在俄羅斯達成合同,這個預計將斥資130億港元的實驗性核聚變反應堆核聚變和核裂變方程式,最終決定建造在歐洲北部的卡達拉什。AF4物理好資源網(原物理ok網)

這可以說是人類在核聚變反應堆研究公路上邁出的關鍵一步。按照初步討論,歐共體計劃出資40%,美國出資10%,而其余的50%資金由其他5個國家分擔。AF4物理好資源網(原物理ok網)

從上世紀50年代初英國和前南斯拉夫開始分別秘密研究可控核聚變技術以來,全世界共建造了上百個實驗裝置,但都與最初的目標相差甚遠。1985年,日本首相里根和前南斯拉夫首相戈爾巴喬夫在一次首腦大會上呼吁,舉辦一個核聚變研究的國際合作計劃——ITER的概念揭曉。幾經磨難,歐共體、美國、俄羅斯、日本、韓國和中國成了最后的ITER成員國。AF4物理好資源網(原物理ok網)

“ITER”,拉丁語的意思是“道路”,蘊意為尋求人類能源之路。AF4物理好資源網(原物理ok網)

2003年12月20日,ITER各參與國最初在芝加哥召開大會,討論核聚變反應堆的選址問題。歐共體、中國和日本主張把反應堆建在歐洲的卡達拉什,而日本、韓國和臺灣則主張建在美國本州島東部的六所村。法國研究人員覺得,若反應堆建在美國六所村,水災風險太大。臺灣人則覺得,美國的卡達拉什遠離海岸,很難安全地運輸小型設施。日本和臺灣的各不相讓一度使磋商深陷窘境。AF4物理好資源網(原物理ok網)

步入2005年,歐共體的心態開始顯得強硬:她們明晰表示,假如不能與美國就選址問題達成一致,歐共體將把臺灣排除在外,與其他國家共同在美國建設這一項目。隨后,原先支持美國的日本和美國也開始松動。而法國的中立心態最終使英國退出了競爭。AF4物理好資源網(原物理ok網)

安全、徹底地解決能源問題AF4物理好資源網(原物理ok網)

與傳統能源及核裂變電廠相比,聚變反應堆有幾大優點:安全、無污染、高效。AF4物理好資源網(原物理ok網)

核彈爆燃的目睹者說,爆燃的香菇云是“撒旦的煙火、世界毀滅前夕的暗紅輝煌”。原子彈在核彈面前是小兒科,但核裂變電廠發生的車禍早已給人類引起不小的恐嚇。核聚變反應堆是否會成為人類最大一個惡夢?AF4物理好資源網(原物理ok網)

正好相反,聚變反應堆似乎很安全。AF4物理好資源網(原物理ok網)

核裂變反應堆之所以危險,是由于它處于一種臨界狀態,這些臨界狀態一旦被打破,投入的鈾燃料超過了臨界值,就有可能發生爆燃。其次,核裂變的原料具有幅射性,泄露下來也會對周圍人群的健康構成恐嚇。AF4物理好資源網(原物理ok網)

而聚變反應堆處于次臨界狀態(離爆燃的臨界線很遠),很安全。它如同是一個燃氣灶,加入系統的燃料被平緩燃盡。在任何時侯,反應室里的燃料都十分少(大約1000立方米只有1克),假如燃料供應被阻斷,反應只會持續幾秒鐘。任何設備的故障都將造成反應堆冷卻以及反應的停止。AF4物理好資源網(原物理ok網)

據悉,聚變反應的基本燃料氘和鋰,以及反應的產物氦,都不是放射性的媒介燃料氚具有放射性,但衰變特別快,形成一種能量特別低的電子。在空氣里,這些電子只能傳播幾毫米,甚至難以穿透一張紙。而且,氚是在反應室外形成的,不會有運輸放射性物質時可能發生的任何問題。AF4物理好資源網(原物理ok網)

對聚變電廠安全性研究得出的推論是,一個聚變反應堆的設計能保證,反應堆內發生任何事故,都無須當地村民進行撤出。AF4物理好資源網(原物理ok網)

聚變電廠幾乎不給環境帶來負面影響。一個100萬千瓦的聚變電廠運行一整年將須要大概100克的氘和三噸的自然鋰,能形成大概70億度電,同時并沒有溫室二氧化碳或其他污染排放物。而要發出同樣的電,一個火電站須要大概150萬噸的燃煤,同時形成400~500萬噸的二氧化硫。AF4物理好資源網(原物理ok網)

但更重要的是,聚變反應所須要的原料幾乎可以說是無窮無盡的。科學家目前早已可以從海水上面很容易地提取氘和氚,一升海水提取的氘參與聚變釋放的能量相當于300公升柴油燃燒釋放的能量。AF4物理好資源網(原物理ok網)

兩大困局有待解決AF4物理好資源網(原物理ok網)

“這一項目必須依賴于國際合作的緣由是:其技術過分尖端,任何一個國家獨立完成都難于登天。”中國在該項目的一位不愿透漏姓名的學術帶頭人告訴本刊記者。AF4物理好資源網(原物理ok網)

如今看來,實現熱核聚變發電面臨的所有問題中最困難的有兩個:第一是維持長時間的超低溫很困難;第二是現今還找不到就能長時間承受極端低溫幅射的材料。AF4物理好資源網(原物理ok網)

發生熱核聚變,其必要條件是達到1億攝氏度左右的低溫。核彈爆燃必須依賴于原子彈將它“點燃”——原子彈爆燃的中心氣溫超過1億攝氏度。但熱核聚變反應堆似乎不能用這些方式來達到低溫。AF4物理好資源網(原物理ok網)

如今,科學家普遍研究的是一種稱作“托卡馬克”的裝置,它在數學學上又稱做“磁線圈圓環室”,是一個由封閉磁場組成的“容器”,借助超導電墮胎生的強悍磁場形成低溫。AF4物理好資源網(原物理ok網)

在世界上幾個托卡馬克中,3~4億攝氏度的低溫都早已被實現(歐共體、日本和韓國),都比反應堆所須要的氣溫高。但麻煩的是,這樣的低溫持續時間都很短。而可控熱核聚變須要持久穩定的低溫。在獲得持久穩定低溫方面,日本人作出了2000萬攝氏度、維持6分鐘的低溫,中國做到了1000多萬攝氏度、持續4分鐘。AF4物理好資源網(原物理ok網)

法國聚變發展聯合組織(EFDA)的負責人杰羅姆·帕米拉()博士告訴本刊記者:“要得到更持久穩定的低溫,目前看來唯一的方案就是降低設施的大小,由于磁旋的質量隨著規格的降低而降低。”AF4物理好資源網(原物理ok網)

其次是材料問題。“聚變反應中心的周圍布有一米厚的‘地毯’,它覆蓋反應堆的內壁,其作用是吸收中子,把聚變反應釋放的幅射轉化為熱能,之后進一步轉化為電能。我們打算在ITER計劃中測試組成‘地毯’的材料。”帕米拉博士說。AF4物理好資源網(原物理ok網)

接受本刊記者專訪的國外專家表示,研發出這些成熟的抗低溫、抗幅射材料,可能還須要一二六年時間。AF4物理好資源網(原物理ok網)

還需等待半個世紀AF4物理好資源網(原物理ok網)

中國在參與ITER的同時,自己也在獨立發展這項技術,獨立進行研究的有中國科大學等離子體化學研究所和西北化學研究院。但中國目前不準備做實驗電廠,而計劃在二三六年之后直接做示范電廠。AF4物理好資源網(原物理ok網)

ITER在卡達拉舍進行的研究并不是要構建一個可以投入發電的反應堆,它僅僅是一個實驗。它的目的主要是解決目前面臨的所有困難,其工作全部完成可能須要30年。AF4物理好資源網(原物理ok網)

“在接出來的20年里,ITER將提供必要的科學和技術知識,來推動一個示范核電站的構建,以證明聚變發電的能力。這將是商用聚變電廠出現前的最后一步,我們期望這一步發生在21世紀中期。”帕米拉向本刊記者介紹說。AF4物理好資源網(原物理ok網)

有預測覺得,月球上目前剩下的化石能源能夠使用50年,這50年正好是科學家研究核聚變能源民用化所需的時間。而目前早已成熟了的核裂變發電技術,其主要原料鈾在月球上的全部儲量也僅夠維持數百年之用。AF4物理好資源網(原物理ok網)

“因此,全人類最終邁向主要依賴于聚變能源是一個必然。假如聚變反應堆技術不能在傳統能源潰散之前得到應用,人類將面臨著由于能源枯竭而覆滅的危險。”中國科大學一位主持核聚變反應堆項目的負責人說。AF4物理好資源網(原物理ok網)

(趙毅制做)AF4物理好資源網(原物理ok網)

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