發布時間:2025-10-27閱讀(2)
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當你把較重的原子分裂成兩個較輕的原子時,會釋放出大量的能量。例如,鈾的一種同位素鈾-235是很好的裂變材料,當它受到中子的撞擊時,它會分裂成三個中子和兩個較輕的粒子:鋇-141和氪-92。然后這些中子又可以去撞擊其它鈾-235,繼續發生著核反應。通過這種方式,它可以形成連續的鏈式反應,產生越來越多的能量。
這種能量是從哪里來的?如果我們考慮鈾-235和入射中子的質量之和,我們會得到236.053個原子質量單位。然后我們把反應后的產物的質量加起來,只會得到235.867個原子質量單位,前后相差了0.186個原子質量單位。根據愛因斯坦質能方程,前后質量之差轉化為了1.73億電子伏特的能量。 打破原子核鍵所需要的能量越多,原子的結合能就越高,具有較高結合能的原子比具有較低結合能的原子更穩定。從低結合能到高結合能就釋放了能量,它是原子核分裂過程中釋放的結合能之差。鈾的結合能比氪和鋇的結合能還低,當鈾分裂時,系統的整體結合能增加,這意味著鋇和氪處于更穩定、更低能量的狀態。
核廢料問題國外許多人反對核電站,其中一個主要的原因就是核廢料產生的钚可以制造大規模殺傷性武器。還有重要的一點是,由鈾-238嬗變產生的重元素中,大多數半衰期都非常長,這意味著我們不得不將這些核廢料埋在地下數百年甚至數千年,我們的安全才得以保證。這是核廢料的大問題,也是人們不喜歡核電的一個重要原因。 釷為何比鈾更優秀在這個反應堆中,天然存在的釷-232吸收了一個中子變成釷-233。然而,這種同位素并不是很穩定,它會經歷β衰變成為鏷-233。同樣,這種同位素也是不穩定的,它將再次經歷β衰變成為鈾-233。我們從釷開始,繞了一圈又回到了鈾。但與傳統鈾核電站不同的是,生成的鈾都是可裂變的,沒有鈾-238的問題。最終,釷將全部轉化為鈾-233作為燃料消耗殆盡,也不大會產生相對危險的放射性廢物。
在使用釷這方面,我國處于領先地位。去年,我國完成了世界首個新的釷熔鹽反應堆。它只能在高溫下工作,一旦發生意外,燃料就會自動凝固阻止核反應的繼續發生,從而保證了安全。 |
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