裂变与聚变
核裂变
- 原子核中储存着大量的能量
- 这种能量可以在核反应中释放出来,比如裂变
- 核裂变的定义是:
分裂:一个大而不稳定的原子核分裂成两个较小的原子核
- 的同位素铀而且钚两者都会发生裂变,并被用作核电站的燃料
- 在裂变过程中,当中子与不稳定的原子核碰撞时,原子核分裂成两个较小的核(称为子核)以及两个或三个中子
- 伽马射线也会被发射出来
大原子核可以通过裂变衰变产生较小的原子核和具有很大动能的中子
- 裂变的产物移动得非常快很快
- 能量从核势能比动能
- 生成物(子核和中子)的质量为少大于原来原子核的质量
- 这是因为剩余的质量已经转化为能源在裂变过程中会释放出什么
- 核裂变所涉及的过程可以用图表的不同方式来表示
- 这些图表以一种容易理解的方式展示了反应是如何发生的
一个中子射入目标核,使其分裂
- 上面的图表很有用,因为它清楚地显示了裂变反应的不同部分
- 核素裂变方程的一个例子是:
- 地点:
" class="Wirisformula" role="math" alt="U上标92上标235" style="vertical-align:-13px;height:30px;width:35px" loading="lazy">是铀的不稳定同位素U 92 235 {"language":"en","fontFamily":"Times New Roman","fontSize":"18"} " class="Wirisformula" role="math" alt="直n前下标0前上标1空格" style="vertical-align:-13px;height:30px;width:21px" loading="lazy">是中子n 0 1 {"language":"en","fontFamily":"Times New Roman","fontSize":"18"} " class="Wirisformula" role="math" alt="空间Kr前下标36前上标92" style="vertical-align:-13px;height:30px;width:38px" loading="lazy">我们是氪的不稳定同位素Kr 36 92 {"language":"en","fontFamily":"Times New Roman","fontSize":"18"} " class="Wirisformula" role="math" alt="Ba前下标56前上标141" style="vertical-align:-13px;height:30px;width:42px" loading="lazy">是钡的不稳定同位素Ba 56 141 {"language":"en","fontFamily":"Times New Roman","fontSize":"18"}
- 上面的方程代表了一个裂变反应,一个铀核被一个中子击中,分裂成两个更小的核——一个氪核和一个钡核,在这个过程中释放三个中子
- 左边最上面的核子数之和等于右边最上面的核子数之和:
235 + 1 = 92 + 141 + (3 × 1)
对于较低的(质子)数也是如此:
92 + 0 = 36 + 56 + (2 × 0)
- 左边最上面的核子数之和等于右边最上面的核子数之和:
核聚变
- 小原子核可以通过反应释放能量,这个过程叫做核聚变
- 核聚变被定义为:
两个轻原子核结合形成一个重原子核
- 这个过程要求高温维护
- 这就是为什么核聚变被证明很难在地球上复制
- 恒星利用核聚变产生能量
- 在大多数恒星中,氢原子融合在一起形成氦并产生大量能量
两个氢核正在聚变形成一个氦核
- 在核聚变过程中产生的能量来自于粒子质量的很小一部分转换转化为能量
- 爱因斯坦用他著名的方程描述了质能等价:
E=米×c2
- 地点:
- E=从聚变中释放的能量,单位:焦耳(J)
- 米=质量转化为能量,单位为千克(kg)
- c=的光速米每秒(m/s)
- 因此,产物(熔核)的质量为少比原来两个原子核的质量大
- 这是因为剩余的质量已经转化为能源当原子核融合时,哪个会被释放
- 核聚变过程中释放的能量是巨大的:
- 1公斤氢气发生聚变所产生的能量相当于燃烧1000万公斤煤所产生的能量
- 核素聚变方程的一个例子是:
- 地点:
" class="Wirisformula" role="math" alt="直H前下标1前上标2" style="vertical-align:-13px;height:30px;width:21px" loading="lazy">是氘(氢的同位素,有1个质子和1个中子)H 1 2 {"language":"en","fontFamily":"Times New Roman","fontSize":"18"} " class="Wirisformula" role="math" alt="直H前标1前标1" style="vertical-align:-13px;height:30px;width:21px" loading="lazy">是氢(有一个质子)H 1 1 {"language":"en","fontFamily":"Times New Roman","fontSize":"18"} " class="Wirisformula" role="math" alt="他在前面加了下标" style="vertical-align:-13px;height:30px;width:29px" loading="lazy">是氦的同位素(有两个质子和一个中子)He 2 3 {"language":"en","fontFamily":"Times New Roman","fontSize":"18"}
工作的例子
核裂变的核素方程表述为:
计算中子数,N在这个反应中释放。
第一步:计算方程左边的核子数
235 + 1 = 236
第二步:计算方程右边的核子数
96 + 138 + n = 233 + n
第三步:使方程两边的核子数相等
236 = 233 + n
第四步:重新排列中子数,N
N = 236 - 233 = 3