核裂变与核聚变的原理?

【专家解说】：我们知道，原子是构成物质的微粒之一。它由原子核和核外电子构成，其中原子核又由质子和中子构成。根据原子核变化情况的不同，可分为三种类型：核裂变、核聚变和核衰变。 一、三种类型的概念 衰变：指原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化过程。放出α粒子的衰变叫做α衰变；放出β粒子的衰变叫做β衰变。如： 裂变：指重核分裂成两个或几个质量相差不大的部分的过程。如： 聚变：指较轻原子核聚合成较重原子核的核反应过程。 二、三种类型的能量释放 由爱因斯坦质能方程△E=△mc2可知，物体具有的能量跟它的质量之间存在着简单的正比关系，物体的质量和能量在一定条件下是可以相互转化的。如果原子核反应后的总质量小于反应前的总质量，则减小的质量将变为能量释放出来。在核的裂变、聚变和衰变中，由于有质量的损失，所以都有一定能量放出。但是，在单位时间、单位质量的核裂变、聚变和衰变中放出能量多少是不一样的。一般说来，衰变放出的最少，裂变放出的较多，而聚变放出的最多。如：单位质量的氘核聚变是单位质量235U裂变所放出能量的4倍左右。 三、人类对三种类型中放出能量的利用 1、衰变能的利用 在目前人类发现的两千多种原子核中，绝大多数的原子核是不稳定的，它们在自发的、缓慢的变成新核的过程中放出能量。地球内部巨大的热能就是地球在漫长的演化过程中，由岩石中所含的铀、钍、镭等放射性元素衰变中释放的能量积累而来。地热是一种取之不尽、洁净的能源。现在，世界上许多国家已利用地热采暖、育种、发电等。 2、核的裂变能已被人类用之于军事、经济和科研等方面 其威力相当于两万吨TNT炸药。 目前，核能是世界能源中具有重要发展前途的能源之一。现在的核能主要是利用原子核的裂变能，重要的裂变材料有235U、239Pu、233U等。核能能量密集，核电站地区适应性强，运转费用低，收益大。因此，世界各国尤其发达国家竞相发展核电站。 3、核聚变能的利用 核聚变反应在宇宙中是很普遍的现象。在太阳和许多恒星内部，温度高达100万度以上，在那里进行着激烈的核反应。太阳每秒中放出的能量约为3.8* 1026焦耳，到达地球的仅约20亿分之一，但对我们人类的意义却非常大。一是没有太阳就没有生命，没有人类；二是我们利用的能源绝大多数来源于太阳。如：石油、煤、天然气、水能、风能、生物能、沼气等。 人工核聚变已开始用在军事上，如氢弹，它的炸药为氘化锂，可以做得很大，它的TNT当量可达千万吨级。 现在，人类已力图使用人工核聚变作能源。首先，聚变反应放出的能量比裂变放出的能量大得多；其次，核聚变不产生放射性废物；最后，核裂变原料铀、钍等在地球上的储量据估计只能用几百年；而核聚变原料氘在地球上是取之不尽的，它广泛地存在于海水中。每克氘聚变可以放出105千瓦小时的能量，而地球表面海水存量是1018吨的数量级。所以海水中蕴藏的氘所能供给的聚变能是1025千瓦小时的数量级。按目前世界能源消耗率估计可以用几百亿年。可见，人类一旦解决利用核聚变能的技术难题，世界上的能源问题也就解决了。 参考http://iask.sina.com.cn/b/1703175.html?from=related