核反應2023全攻略!(持續更新)

Posted by Jason on October 22, 2021

核反應

一般而言,產物原子核具有和反應物不同的原子序,因此其電子殼層的組態將是錯誤的。 在電子自行重新排列並降至較低能階的過程,內部過渡X射線(具精確界定的發射光譜線之X射線)可能被釋放。 對核反應而言,這是個龐大的能量值;能釋出如此大量的能量,乃因He-4原子核的單位核子結合能異常地高,而這是因為He-4是「雙幻數」的。 (He-4原子核異常穩定並緊密結合,和其為鈍氣的原因相同:He-4中各個質子、中子對填滿其1s核軌域,如同其電子對填滿其1s電子軌域)。

核反應

重水反應爐與石墨反應爐甚至可以使用天然鈾作為核燃料,這是因為重水與石墨的中子俘獲界面要比輕水小很多[1]。 核能發電也是同樣利用鈾原子核分裂產生的能量,與原子彈不同之處,在於核電廠的核分裂連鎖反應,加以有效控制,不讓它發生劇烈爆炸,而是讓核分裂緩慢並持續,將能量以細水長流的方式加以利用。 核輻射,或通常稱之為放射性,存在於所有的物質之中,這是億萬年來存在的客觀事實,是正常現象。 核輻射是原子核從一種結構或一種能量狀態轉變為另一種結構或另一種能量狀態過程中所釋放出來的微觀粒子流。 「核能」是原子核結構因「核分裂」或「核融合」發生變化時,所釋放出來的能量。 全球約10%電力來自核電,各國現行核電廠均是利用輻射物質鈾235、鈾233或鈽239進行「核分裂」反應,釋放熱能發電。

核反應: 核子武器

利用核反應來獲取能量的原理是:當分裂材料(例如鈾-235)在受人為控制的條件下發生核分裂時,核能就會以熱的形式被釋放出來,這些熱量會被用來驅動蒸汽機。 蒸汽機可以直接提供動力,也可以連接發電機來產生電能。 世界各國軍隊中的某些潛艇及航空母艦以核能為動力(主要是美國)。 如果要進行核融合反應,首先就必須提高物質的溫度,使原子核和電子分開,處於這種狀態的物質稱為電漿。 顧名思義,核力是一種非常強大的力量,而其力量所及的範圍僅止於10−10~10−13米左右,當質子和中子互相接近至此範圍時,核力就會發揮作用,因而發生核融合反應。

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但是現在最好是用有作用距離的場來描述它,儘管那個距離很短。 在1968年,電磁與弱交互作用統一,它們是同一種力的兩個表徵,現在叫電弱交互作用。 在ΛCDM這一當前大爆炸理論的最佳模型中,暗能量被解釋為廣義相對論中的宇宙學常數。 [72][73]然而,基於廣義相對論並能夠合理解釋暗能量的宇宙學常數值,即使與基於量子重力觀點的不成熟估算值比起來仍然令人驚訝地小。 在宇宙學常數以及其他解釋暗能量的替代理論之間做出比較和選擇是當前大爆炸研究領域中活躍的課題之一。

核反應: ( 原子彈之原理

三哩島事件後,美國政府頒布了一系列關於核電廠的新標準。 以煤和天然氣作燃料的發電廠不受這些標準限制,因為它們在建造時沒有利潤。 但是,選址,獲得執照和建造這三步適用於所有將要建造的發電廠,這些步驟使得更新而更安全的設計對能源公司來說更有吸引力。

在臨界質量的核分裂燃料發生的不受控核連鎖反應可釋放出巨大能量,也是純核分裂炸彈的威力來源。 在核子反應爐中,核連鎖反應可通過插入吸收中子的控制捧人工中止。 核能發電是將核分裂產物動能轉換為熱能,再加熱工作流體驅動熱機,來產生機械能或是電能。 核反應 工作流體一般是水,配合蒸汽渦輪發動機,不過有些設計也會用氦氣或液態金屬為工作流體。

核反應: 核能發電量佔比

這是因為酮被去質子化後形成的烯醇離子具有一定的穩定性。 等當量鹼奪取α-氫後產生的烯醇離子,為兩位負離子,可在親核性較強的碳原子一端也可在鹼性較強的氧原子一端參與親核取代反應,在合成上十分有用。 稍加比較,在壓水反應爐爐心內,由於維持高壓力(大約158個大氣壓),不會出現大量的沸騰。 不過沸水反應爐構造簡單,且大大降低了反應爐的工作壓力和爐心溫度,因此顯著提高了反應爐的安全性,降低了造價。

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美國國家點火設施近期採取「慣性局限融合」(Inertial confinement 核反應2023 fusion)技術,成功將192束超高能量的雷射光束,發射到含有氫的同位素(氘跟氚)的微小圓柱容器中。 接著,將其加熱至攝氏1億度,創造如太陽中心高溫、高壓的環境,以誘發核融合反應、產生巨大能量。 2006年2月,美國宣布了它的一項新措施,即全球核能源合作計劃。 在這項計劃中,國際間會合作使用一種能夠防止核擴散的核燃料再處理方法,同時也使開發中國家能夠發展核能計劃。 為了預防核武器的擴散,國際原子能總署在1968年通過並實施了防止核武器擴散條約(NPT),條約規定簽約國對於核技術必須採取保護措施。 簽約國被要求向國際原子能總署報告它們擁有的核材料的種類和位置。

核反應: 反應爐

因此僅需要將系統維持/侷限在奈秒(ns)內,同樣能將燃料燒完。 更重要的是,在去年的實驗中,靶材都進入了 α 粒子能夠繼續加熱燃料的燃燒電漿(burning plasma)範圍,是過去核融合研究從未達到的條件,只要稍微最佳化實驗條件便能讓輸出能量有顯著的提升。 因此,這次的重大突破顯示了核融合的可行性並非天方夜譚。

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兩位在流體力學和數學上有很深造詣的副主任成功地解決了不定向流體力學的計算方法問題。 物理學家江德熙在1961年冬成功研製點火中子源,並把這個裝置命名為「XY小球」。 中國從1959年開始在雲南臨滄地區開採鈾礦,一共得到150噸粗鈾原料。 與此同時,鈾加工工廠的建設也在進行,工廠對粗鈾原料進一步加工。 早在1959年初,二機部所屬的內蒙古包頭核燃料元件廠、甘肅蘭州鈾濃縮廠、甘肅酒泉原子能聯合企業等首批主要工程都已取得了很大進展。 試驗場上豎起了一座高達103米的鐵塔,場內設有各種指揮所、觀察哨、放射線偵察分隊、有線課題遙測站以及氣象觀測站。

核反應: 原子序數

于敏率領的研製團隊於1966年5月9日(UTC+08)成功地進行了一次含有熱核材料的核試驗,同年12月28日,又用塔爆方式進行了氫彈原理試驗,當量30萬噸。 次年6月17日7時(UTC+08),第六次核試驗中成功試爆熱核自由落體炸彈,引爆的炸彈當量331萬噸。 前言 自七零年代起,癌病因素即成為國人主要之致死原因,近年來,每年因癌病死亡之國人數已突破四萬人,國內外醫學界亦均以突破癌病治療為臨床及基礎研究之主要目標。 透過結合較好之輻射生物反應,以及精準之放射物理技術,可使該等放射治療技術較傳統方式具有更佳之治療成果。 這一過程的具體細節取決於宇宙中物質的形式和數量,其中形式可能有三種:冷暗物質、熱暗物質和重子物質。 目前來自WMAP的最佳觀測結果表明,宇宙中占主導地位的物質形式是冷暗物質,而其他兩種物質形式在宇宙中所占比例不超過18%[31]。

例如碳的同素異形體中,最常見的是無定形碳、石墨及鑽石,其密度分別是1.8–2.1, 2.267和 核反應2023 3.515 g/cm3。 有許多種描述性的分類可以應用在元素上,包括其物理及化學性質、在標準狀況下的物態、熔點及沸點、密度、固態時的晶體結構以及其在地球上的存在狀況和來源等。 元素的一般條件(也稱為參考狀態)是指元素在壓力一巴、指定溫度(一般會是298.15K)下其熱力學穩定度最高的狀態。

核反應: 關於「核分裂技術」的文章

所以是不能用質量守恆定律去解釋核聚變的,而是要用質能轉化方程去解釋核聚變的前後的質量虧損。 質量守恆定律則是我們初中化學就學到過的,意思是說化學反應前後的物質質量不會發生改變,按我化學老師的說法就是一噸煤燒完之後的煤渣還是一噸。 如果僅從質量角度來看,核聚變反應(發生於氫彈爆炸、恆星內部)確實有悖於質量守恆定律,因為核反應前後的質量是不相等的,反應後的總質量小於反應前。 例如在粒子加速器中加速兩個粒子,碰撞後得到的粒子重量大於之前的倆粒子。 核反應 這時遵循的定律是質能守恆,即質量和能量的總體守恆。

  • 而大爆炸理論發展至今,它的正確性和精確性有賴於很多奇特的物理現象,這些物理現象或者還沒有在地面實驗中觀測到,或者還沒被納入粒子物理學的標準模型中。
  • 相較於其他種類的發電廠(如燃煤發電廠),核能發電廠產生的廢料相當少。
  • 以上就是質量守恆定律的表述,限定條件為化學反應,化學反應中元素種類,原子個數都是不變的,因此適用質量守恆。
  • 當一對虛粒子,像正子-電子虛偶,生成於事件視界或其鄰近區域時,這些虛粒子的隨機空間分佈,可能會使得其中一個虛粒子,出現於事件視界的外部。
  • 碳原子可能會有不同個數的中子,這些就是碳的同位素[5]。

輻照核燃料後處理技術是指把經輻照後的核燃料中的鈽和鈾,從強放射性分裂產物及其他超鈾元素中分離出來的技術工藝。 目前有八個公開宣稱擁有核子武器(不論是原子彈或是氫彈)的國家,分別是美國、俄羅斯、英國、中華人民共和國、法國、巴基斯坦、印度、朝鮮民主主義人民共和國,前五個也是聯合國安全理事會的常任理事國。 美國、俄羅斯(前蘇聯)、英國、中國、法國五國已完成氫彈試驗。 2019年11月,美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室正在進行一項等離子體線性實驗(PLX),旨在結合目前兩種核聚變方式之所長。

核反應: 發現電現象

融合核燃料包括氘(2H)、氚(3H)及氦-3(3He)等。 儘管還有眾多核種之間也能發生核融合,但因為原子核所帶電荷越多則需要更高的溫度引發核融合,所以僅有質量最輕的幾種核種才被視為融合核燃料。 雖然核融合的能量密度甚至比核分裂的還高,且人們已經製造出可以維持數分鐘的核融合反應爐,但將融合核燃料用作為能源仍只在理論上可行[3]。 二氧化鈾(UO2)粉末通常被壓縮為圓柱形小塊,並在高溫下燒結,形成直徑1厘米,高1厘米的高密度且具有明確物理性質及化學組成的陶瓷芯塊。 加工後的核燃料塊接下來將被堆疊成長柱狀並裝入直徑1厘米,長約4米的金屬管中——也叫燃料棒的覆層。 覆層一般厚度為1毫米,用於防止有放射性的核分裂碎片逃逸進入冷卻劑中產生污染。

細心地分析這些實驗蒐集到的數據,即可得到解析度為原子尺寸的影像[99]。 使用藍色光,普通的光學顯微鏡的解析度,因受到繞射限制,只能達到200奈米;相互比較,電子顯微鏡的解析度,則是受到電子的德布羅意波長限制,對於能量為100 keV的電子,解析度大約為0.0037奈米[100]。 像差修正穿透式電子顯微鏡(英語:Transmission Electron Aberration-corrected Microscope)能夠將解析度降到低於0.05奈米,能夠清楚地觀測到個別原子[101]。

核反應: 核子反應爐的組件

若要克服其相斥的力量,就必須適當地控制電漿的溫度、密度和封閉時間﹝維持時間﹞,此三項條件缺一不可。 核武器在軍事戰略上的重要性也造成核分裂的技術有高度的政治敏感度。 但核燃料難以取得是大部份國家無法製造原子彈的原因,只有少數的現代工業國家才有核燃料,而且有特別的計劃來製造核燃料(參照濃縮鈾及核燃料循環)。 2.即使濃度已達武器等級,但由於臨界值量、臨界外型及燃料配方皆與核子武器的設計不同,亦缺乏誘爆機制,因此仍無法產生核子武器不受控分裂反應的效果。 可以維持持續核連鎖反應的組件稱為臨界組件,若組件都是由核燃料組成,則稱為臨界質量。 臨界一詞代表控制燃料中自由中子微分方程的尖點,若質量小於臨界質量,中子的數量是由放射性衰變決定,若質量大於臨界質量,中子的數量則是由連鎖反應決定。

  • 由於中子經過不同溫度的減速劑會有不同的速度分布,一般可以使用溫度來衡量中子的動能。
  • 長久以來,人們以為自然定律在鏡像反射後會維持不變,鏡像反射等同把所有空間軸反轉。
  • 緊接著,新形成的氘原子核會再和一個質子融合,產生氦的同位素氦-3 以及光子。
  • 較低能量的彈核被吸收,或較高能量粒子轉移能量給原子核,均能使原子核擁有過高的能量而難以被束縛在一起。

所有化學物質都是由元素組成,即任何物質都包含元素。 一些常見元素的例子有氫、碳、氮、氧、矽、鐵、硫、鈣和鈉等。 核融合反應中產生的中子通常的能量都遠大於1 MeV,例如,氘氚核融合的中子能量達到14.1 MeV(1400 TJ/kg,速度約52000千米/秒,達到了光速的17.3%)。

核反應: 中子慢化劑

[120]在英國,第一次由核裁軍運動組織的奧爾德瑪斯頓遊行於1958年的復活節舉行。 根據核裁軍運動組織的統計,幾千名民眾參與了持續4天的遊行,從倫敦的特拉法加廣場一直到靠近伯克希爾的奧爾德瑪斯頓的核子武器研究基地,以表達他們對核子武器的反對[121]。 奧爾德瑪斯頓遊行一直舉辦到20世紀60年代晚期,上萬名民眾參加了為期4天的遊行。 1959年,發布在《原子科學家公報》上的一封信成為一場成功停止原子能委員會在離波士頓19公裏的海中傾倒放射性垃圾運動的開始。 1962年,鮑林因在阻止核子武器大氣實驗和推動「禁止原子彈」運動方面的努力,被授予諾貝爾和平獎。

核廢料,又稱放射性廢料,是核能發電下的副產品,其按放射性的高低又分為低階核廢料、中階核廢料與高階核廢料。 簡而言之,核能發電就是利用含有輻射物質的「鈾礦」去取代天然氣或煤炭等燃料以產生熱力發電,但在整個供應鏈中,包括開採、提煉、濃縮、發電,以及燃料棒後續處理,都會產生不同程度的輻射污染。 因此,全球主要的國際組織對於核能,多以「低碳能源」/「潔淨能源」稱之,但不會稱為綠能(Green Energy)或永續能源(Sustainable Energy)。 2.或者是在U-235原子中具有質量組成的粒子(不是中子、質子、電子)在核反應的過程中消失,轉變成能量釋放出來。 有些國家以前沒有簽署這項條約,並且有能力使用國際間援助的核技術(經常為民用)來發展核武器(印度、巴基斯坦、以色列和南非)。

核反應: 金屬型核燃料

水會隨著溫度升高而膨脹,因此中子在中子減速劑中運動的時間會變長,燃料的體積變化相對較小。 燃料溫度變化造成的核反應度影響,會形成一種稱為都卜勒展寬的現象,是指填充材料中的快中子吸收共振,避免中子被熱化減速的現象[5]。 位於美國愛達荷州、全世界第一座可發電的反應爐EBR-I即使用液態鈉鉀合金。 是目前快中子增殖反應爐的主流,在日本(常陽機和文殊機)法國(狂想曲號、鳳凰號和超級鳳凰號)都曾被建造。 這種反應爐也是研究中第四代反應爐的形式之一, 在美國阿貢國家實驗室有深入的研究[1]。 在中子與常溫下減速介質的原子核發生若干次碰撞後,如果中子還沒有被俘獲,它們就會達到這個能量。

核反應

但是由於在核爆炸的瞬間,鏈式分裂反應往往還沒能趕得及百分百完成,這些可分裂物質就解體了,碎片化的可分裂物質又重新低於臨界質量,中子從空隙中逃逸,鏈式反應中止,因此這類型核武的效率很低。 例如胖子原子彈的效率只有17%,而小男孩原子彈的效率就只有1.4%。 而熱核炸彈的威力則來自核分裂和核融合這兩者的多級串聯組合。 [1]熱核炸彈的氘氚融合反應能釋放出大量高能中子流,這些高能中子會加劇可分裂物質的鏈式分裂反應,將炸彈燃料的利用率大幅提高。 現時的熱核炸彈設計可籠統地分為亁浄型和骯髒型,亁浄型熱核炸彈大部分的爆炸能量來自核融合,而骯髒型熱核炸彈大部分的爆炸能量則來自核分裂,這是由於大多數核分裂會造成大量放射性物質污染,而氘氚核融合不會。 不論是亁浄型或骯髒型的熱核炸彈,兩款炸彈設計的爆炸威力可以是同樣巨大。

核反應: 粒子加速器

由於大質量的核結合更為緊密,所以它的質量會小於組成它的小質量核的質量之和。 在標準模型中,弱相互作用會影響所有費米子,還有希格斯玻色子;弱相互作用是除引力相互作用外唯一一種對中微子有效的相互作用[6]。 弱相互作用並不產生束縛態(它也不需要束縛能),而重力、电磁力和強核力則分别会在天文、原子、原子核的尺度下产生束缚态[8]。 負β衰變的規律是:新核的質量數不變,電荷數增加1,原子序數增加1。 Β衰變中放出的電子能量是連續分布的,但對每一種衰變方式有一個最大的限度,可達幾百萬電子伏特以上,這部分能量由微中子帶走。 其中熱中子家族的高溫氣冷堆(VHTR)也是一種具潛力的高效產氫方式,可降低燃料電池成本;快反應爐則是能將長半衰期的錒系元素燒掉,減少核廢料,並「滋生更多燃料」。



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