henry 發問時間: 科學化學 · 2 0 年前

核分裂與核融合的探討

誰能幫我探討一下核分裂與核融合!!!拜託ㄌ感謝阿~~~

3 個解答

評分
  • 2 0 年前
    最佳解答

    核能

    一、質能守恆:

    1.在20世紀以前,一般認為物質與能量是分立的,彼此之間不能互相轉換。

    2.愛因斯坦在相對論中提到質、能是可以互換的,其互變的公式為:

    E=mc2 (E:能量,m:質量,c:光速)。

    愛因斯坦延伸了能量的概念,即:物質是能量的另一種呈現方式。

    核能發電的原理就是建立在此關係上。

    二、核能:

    1.核能是儲存在原子核內的位能。

    2.核分裂與核融合:

    核分裂:有些質量重的原子核並不安定,當受到外來的粒子撞擊後,會分裂成幾個質量較輕的原子核,稱為核分裂。

    核融合:兩個較輕的原子核在高溫的條件下,可以融合成一個較重的原子核,稱為核融合。

    ↑----------------------重點!!~

    核分裂與核融合皆因反應後的總質量較反應前減少而釋放出巨大的能量。

    釋放核能就是將原子核內的位能轉變成核反應後所生成粒子的動能,和電磁輻射的核能。

    3.減少質量1公克,可產生E=1×10-3×(3×108)2=9×1013焦耳=2.5×107度電能。

    此能量可供3500戶普通住家全年的電力消費。

    三、核能發電(核分裂):

    1.核能電廠是利用鈾作為燃料。

    2.鈾-235原子核受到中子撞擊時,容易分裂,並且產生二個以上的中子,這些中子繼續撞擊其他的鈾-235原子核,造成連鎖反應。

    3.鈾-235原子核進行核分裂連鎖反應時所產生的熱能,將水加熱成高溫、高壓的水蒸汽,用於推動汽輪機,再帶動發電機產生電能。

    天然鈾礦中含有99-3%的鈾-238和0.7%之鈾-235。

    鈾-238原子核不會分裂,反而會吸收中子,因而阻礙連鎖反應的進行。

    核能發電廠使用的鈾燃料必須先經精煉濃縮,使鈾-235濃度達到約3.0%,才能使核分裂有效進行。

    四、核融合方式進行發電的研究:

    1.核融合的原理:將氫的同位素「氘」(或稱為重氫)和「氚」的原子核,拘束在一很小的區域裡,加熱至約攝氏四千萬度,則兩原子核融合成一個較大的氦原子核(由兩個質子和兩個中子構成),並產生一個中子,同時釋放出核能。

    2.核融合反應的優點是不會產生具有危險性的輻射性產物。

    3.核融合反應的材料不虞匱乏:

    氘(重氫)是很穩定的原子核,在海水中每6700個氫原子中便有一個重氫原子。

    氚在自然界中的含量稀少,但可用核融合反應中放出的中子撞擊鋰原子核,使其轉化為氚。(鋰在鹽湖和地層中有非常豐富的蘊藏量)

    4.核融合是取之不盡的乾淨能源。

    5.太陽能就是源自於太陽內部不斷進行的核融合反應,因此核融合能源的開發研究可說是人類企圖在地球上產生並駕馭「太陽能」的努力。

    6.經過科學家半世紀的努力,在實驗上有相當大的進展,但在實用上仍有些距離,因為至今從反應爐中輸出的能量仍然低於維持其運轉所須輸入的能量。

    2004-12-28 00:22:30 補充:

    ㄝ...下面那位小姐..不好意思唷..您的內容..跟我的依樣耶= =

    • 登入以對解答發表意見
  • 1 0 年前

    明明這些內容上網查就查得到。

    為什麼還有人特地發問...

    • 登入以對解答發表意見
  • 匿名使用者
    2 0 年前

    核融合

    核能分兩種,其一為核分裂能,另一種即核融合能。前者係重元素(如鈾,鈽等)分裂所發出之能量;後者為輕元素(如氫及其同位數氘、氚)結合成重元素(如氦等)所發出之能量。太陽能係源自核融合反應,此外如熱核彈或氫彈亦均利用核融合原理製成。

    什麼叫做核融合反應呢?氚為氫的同位素,由一質子及二中子構成。氘可以從海水中提取,而氚則不存在於天然界中。以上四個反應式中,各反應均有能量釋出,為何會有這種釋出能量呢?

    當吾人檢查核力時,可發現原子序於40至80之間為最穩定的原子,而當原子序超過80以後就都有一個天然放射性的趨勢。並且會分裂成二較輕而在穩定區域內的元素,此種趨勢即核分裂原理之基礎。在另一方面當原子序小於40時,即有合成變為較重元素之趨勢。上述分裂與融合之反應均有質量欠缺(mass defect)現象,由愛因斯坦質能互換原理:E=mc2,吾人獲知會有巨大能量發生,而後者又較前者放出的能量約多出三至四倍。

    當然分裂與融合之間仍具有基本不同點,例如,核分裂為自然的現象,只要可分裂燃料質量夠多達到臨界狀況即能發鏈鎖反應;但是在核融合方面,由於首先要讓核子與核子之間能夠很「靠近」才可能有反應發生,故必須外加相當的能量破除庫倫電位障壁。此因核子(氘核子及氚核子)係帶正電,其會互相排斥。如要得到一相當大的反應速率時,則必須加溫到10Kev以上,亦即相當於109K的溫度(1K相當於1.42×10-23焦耳;又1ev=1.16×104K)。而在如此高的溫度下,所有物質早就游離化了,吾人稱此種游離化狀態叫做電漿(plasma)或稱為離子氣體(ionized gas)。

    天文學家曾說:「宇宙中物質有99﹪均以離子狀態存在」。其意思是說,太空裏由於各星體均是融合作用,其所發射出高能量之電磁波、宇宙線使幾乎所有的物質均被離子化了,地球幸有外層的電離層、臭氧層及大氣層的保護,使得透過來之輻射波強度減弱,人類才得以生存。

    於地球上見到電漿的機會非常多,不過是不純的電漿,例如,電焊及電弧燈在兩個弧(arc)之間就有電漿存在,如所發出的強光即是。日光燈的照明,事實上即利用此種電漿發光原理(當然那並不太強故需塗上螢光劑,讓電子或離子打在螢光物質上將動能轉變為螢光);天上打雷是因大氣層上的電位差而發生閃電現象,此種電能亦可以觸發電漿的產生。

    基本上電漿為離子之集合體,由於離子與離子之間有庫倫電力的影響,故要詳細分析相當困難,另一方面電漿亦具有流體的性質,故許多流體力學分析法均可以應用,於科學上即稱其為磁流體動力學(Magneto-Hydrodynamics簡稱MHD)。

    簡言之,核融合之研究即想辦法將電漿侷限於一隔離的空間,使其相互碰撞,但在另一方面,此又是熱力學上不平衡的現象,因此只有期望吾人能用強有力的辦法成功地侷限那些電漿。換言之,這就是擴散與侷限之間的一項競爭,最後電漿終是要擴散開,但如果吾人能在此發生之前就先獲得融合反應所產生之熱量,則人類將可擁有『取之不盡,用之不竭』之核融合能了!

    2004-12-28 21:21:08 補充:

    呵呵~不好意思

    • 登入以對解答發表意見
還有問題?馬上發問,尋求解答。