什么是核裂变

核裂变模拟

您当然知道,生产能源和电力的方法之一是通过使用核能来完成的。 但是您可能不知道它是如何工作的。 核能形成有两个过程: 核裂变和核聚变。

您是否想知道什么是核裂变以及与核裂变有关的一切?

核裁断

铀235的核裂变

核裂变是一种化学反应,其中较重的核被中子轰击。 发生这种情况时,它将变成一个更加不稳定的原子核,并分解为两个原子核,它们的大小在相同的数量级上相似。 在这个过程中 释放大量能量 并发射出几个中子。

当中子由于原子核的分裂而发射时,它们能够通过与附近其他原子核相互作用而引起其他裂变。 一旦中子引起其他裂变,从中子中释放出来的中子将产生更多的裂变。 因此,随着大量能量的产生。 发生此过程 在一秒钟之内被称为连锁反应。 裂变的核释放的能量比燃烧一块煤或爆炸一块质量相同的炸药所获得的能量高一百万倍。 因此,核能是一种非常强大的能源,可用于高能需求。

能量的释放比化学反应发生得更快。

当发生中子裂变并且仅释放一个中子引起随后的裂变时,每秒发生的裂变数是恒定的,并且可以很好地控制反应。 这是他们工作的原则 核反应堆。

裂变与融合的区别

核聚变

两者都是释放出原子核中所含能量的核反应。 但是两者之间有很大的差异。 正如已经提到的那样,核裂变是通过与中子的碰撞将较重的核分离为较小的核。 就核聚变而言,情况恰恰相反。 这是 较轻的核心组合 创造更大更重的产品

例如在核裂变中 铀235 (这是自然界中唯一可以发生核裂变的同位素)与中子结合形成更稳定的原子,该原子迅速分裂并n钡144和k 89,再加上三个中子。 这是铀与中子结合时可能发生的反应之一。

通过该操作,当前发现的并且用于产生电能的核反应堆起作用。

为了进行核聚变,两个较轻的原子核必须结合形成一个较重的原子核。 在此过程中释放了大量的能量。 例如,在太阳中,核聚变过程不断发生,其中质量较低的原子结合形成重原子。 两个较轻的原子核必须带正电,并且彼此靠近,以克服现有的静电排斥力。 这需要大量的温度和压力。 在我们的星球上,由于太阳不存在压力,因此原子核进行反应并克服这些排斥力所需的必要能量 它们是通过粒子加速器来实现的。

最典型的核聚变反应之一是由氢,氘和tri的两种同位素组成的结合,形成氦原子和​​中子。 发生这种情况时,在太阳下,氢原子会承受很高的重力压力,因此它们需要15万摄氏度的温度才能融合。 每一秒 600亿吨氢熔化形成氦。

如今 没有可用于核聚变的反应堆,因为重新创建这些条件非常复杂。 最多看到的是一个在法国正在建造的名为ITER的实验性核聚变反应堆,该反应堆试图通过磁性限制进行核聚变,以确定该能源生产过程在技术和经济上是否可行。

临界质量

核聚变方案

临界质量是 最少的易裂变材料 这是必需的,这样才能保持核链反应并以恒定的方式产生能量。

尽管在每个核裂变中都会产生两个到三个中子,但并不是所有释放的中子都能够继续进行另一个裂变反应,但是其中一些会丢失。 如果每个反应释放的这些中子的损失速率大于 能够通过裂变形成, 连锁反应将不可持续 它将停止。

因此,该临界质量将取决于几个因素,例如物理和核特性,每个原子的几何形状和纯度。

为了使中子逃逸最少的反应堆,需要球体几何形状,因为它具有尽可能小的表面积,因此 中子泄漏减少。 如果我们用于裂变的材料与中子反射器接壤,则会损失更多的中子,并减少所需的临界质量。 这样可以节省原材料。

自发核裂变

发生这种情况时,不必一定要从外部吸收中子,但在铀和p的某些同位素中,原子结构更不稳定的情况下,它们能够自发裂变。

因此,在每个核裂变反应中,每秒都有一个原子能够自发裂变的可能性,也就是说,没有任何人干预。 例如, 239比铀235更容易自发裂变。

希望借助这些信息,您可以进一步了解如何为城市发电产生核能。


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