1、核反應(yīng)原理

核裂變（德語：Kernspaltung；英語：nuclear fission），在港臺稱作核分裂，是指由較重的（原子序數(shù)較大的）原子，主要是指鈾或钚，裂變成較輕的（原子序數(shù)較小的）原子的一種核反應(yīng)或放射性衰變形式。核裂變是由莉澤·邁特納、奧托·哈恩、弗里茨·施特拉斯曼及奧托·羅伯特·弗里施等科學(xué)家在1938年發(fā)現(xiàn)。原子彈以及核電站的能量來源都是核裂變。早期原子彈應(yīng)用钚-239為原料制成。而鈾-235裂變在核電站最常見。

重核原子經(jīng)中子撞擊后，裂變成為兩個較輕的原子，同時釋放出數(shù)個中子，并且以伽馬射線的方式釋放光子。釋放出的中子再去撞擊其它的重核原子，從而形成連鎖反應(yīng)而自發(fā)裂變。原子核裂變時除放出中子還會放出熱，核電站用以發(fā)電的能量即來源于此。因此核裂變產(chǎn)物的結(jié)合能需大于反應(yīng)物的的結(jié)合能

核聚變（香港稱為核聚變，臺灣稱為核融合），又稱聚變反應(yīng)，是指將兩個較輕的核結(jié)合而形成一個較重的核和一個極輕的核（或粒子）的一種核反應(yīng)形式。在此過程中，物質(zhì)沒有守恒，因?yàn)橛幸徊糠终诰圩兊脑雍说奈镔|(zhì)被轉(zhuǎn)化為光子（能量）。核聚變是給活躍的或“主序的”恒星提供能量的過程。

兩個較輕的核在融合過程中產(chǎn)生質(zhì)量耗損而釋放出巨大的能量，兩個輕核在發(fā)生聚變時雖然因它們都帶正電荷而彼此排斥，然而兩個能量足夠高的核迎面相遇，它們就能相當(dāng)緊密地聚集在一起，以致核力能夠克服庫侖斥力而發(fā)生核反應(yīng)，這個反應(yīng)叫做核聚變。

舉例：兩個質(zhì)量小的原子，比方說兩個氘原子，在一定條件下（如超高溫和高壓），會發(fā)生原子核互相聚合作用，生成中子和氦-3[1]，并伴隨著巨大的能量釋放。

原子核中蘊(yùn)藏巨大的能量。根據(jù)質(zhì)能方程E=mc2，原子核之凈質(zhì)量變化（反應(yīng)物與生成物之質(zhì)量差）造成能量的釋放。如果是由重的原子核變化為輕的原子核，稱為核裂變，如原子彈爆炸；如果是由較輕的原子核變化為較重的原子核，稱為核聚變。一般來說，這種核反應(yīng)會終止于鐵，因?yàn)槠湓雍俗顬榉€(wěn)定

2、核反應(yīng)究竟是什么反應(yīng)？原理是什么？為什么不遵從質(zhì)量守恒定律？

核反應(yīng)是指入射粒子（或原子核）與原子核（稱靶核）碰撞導(dǎo)致原子核狀態(tài)發(fā)生變化或形成新核的過程。反應(yīng)前后的能量、動量、角動量、質(zhì)量、電荷與宇稱都必須守恒。

定義1：

我們來分析一下“原文”中對“核反應(yīng)”的定義:“原子核在其它粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程,稱為核反應(yīng)”.這個定義明顯是有一定局限性的,實(shí)際上描述的是另外一種原子核反應(yīng)類型——原子核的人工轉(zhuǎn)變(包括重核裂變等)。

定義2：

像鈾、牡和鐳這些放射性元素,原子核內(nèi)的質(zhì)子和中子可以連續(xù)地由高能排列變成低能排列,這就稱為“核反應(yīng)”,釋放出來的多余能量叫做“原子核能”。

定義3：

當(dāng)用一定能量的人射核子去轟擊原子核時,由于兩者之間的相互作用而引起原子核的變化,這個過程稱為核反應(yīng).歷史上第一個人工核反應(yīng)是1919年盧瑟福用天然放射源(釙Po)產(chǎn)生的7

定義4：

所謂核反應(yīng),是指原子核受一個粒子撞擊而放出一個或幾個粒子的過程[1].在對其研究的過程中,實(shí)驗(yàn)工作者常采用靜止的實(shí)驗(yàn)室坐標(biāo)系,進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)際測量。

定義5：

原子核反應(yīng)及方程式原子核發(fā)生轉(zhuǎn)變的過程稱為核反應(yīng).書寫核反應(yīng)方程的依據(jù)是反應(yīng)前、后電荷數(shù)不變,質(zhì)量數(shù)也不變。

核反應(yīng)按其本質(zhì)來說是質(zhì)的變化，但它和一般化學(xué)反應(yīng)有所不同?；瘜W(xué)反應(yīng)只是原子或離子的重新排列組合，而原子核不變。因此，在化學(xué)反應(yīng)里，一種原子不能變成另一種原子。核反應(yīng)乃是原子核間質(zhì)點(diǎn)的轉(zhuǎn)移，致使一種原子轉(zhuǎn)化為它種原子，原子發(fā)生了質(zhì)變。核反應(yīng)的能量效應(yīng)要比化學(xué)反應(yīng)的大得多。核反應(yīng)能常以兆電子伏計(jì)量，而化學(xué)反應(yīng)能一般只有幾個電子伏。例如：核反應(yīng)不是通過一般化學(xué)方法所能實(shí)現(xiàn)的，而是用到很多近代物理學(xué)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和理論。首先要用人工方法產(chǎn)生高能量的核“炮彈”，如氦原子核、氫原子核、氘原子核等，利用這些“炮彈”猛烈撞擊別的原子核，從而引起核反應(yīng)。各種各樣的加速器，都是為了人工產(chǎn)生帶電的高能粒子用做核“炮彈”來進(jìn)行核反應(yīng)的。當(dāng)1932年人們發(fā)現(xiàn)中子后，不但對原子核的結(jié)構(gòu)有了正確的認(rèn)識，而且發(fā)現(xiàn)中子是一種新型的核“炮彈”。由于中子不帶電荷，它和原子核之間不存在電排斥力，因而用它來產(chǎn)生核反應(yīng)時，比用帶電的其他高能粒子效果好得多。一些工廠有核反應(yīng)堆。

核反應(yīng)通常分為四類：衰變、粒子轟擊、裂變和聚變。前者為自發(fā)發(fā)生的核轉(zhuǎn)變，而后三種為人工核反應(yīng)（即用人工方法進(jìn)行的非自發(fā)核反應(yīng)）。

3、核反應(yīng)堆工作原理是什么？

核反應(yīng)堆的工作原理是利用中子轟擊重核發(fā)生裂變反應(yīng)，釋放出大量核能。原子由原子核與核外電子組成。原子核由質(zhì)子與中子組成。當(dāng)鈾235的原子核受到外來中子轟擊時，一個原子核會吸收一個中子分裂成兩個質(zhì)量較小的原子核，同時放出2—3個中子。

這裂變產(chǎn)生的中子又去轟擊另外的鈾235原子核，引起新的裂變。如此持續(xù)進(jìn)行就是裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。鏈?zhǔn)椒磻?yīng)產(chǎn)生大量熱能。用循環(huán)水(或其他物質(zhì))帶走熱量才能避免反應(yīng)堆因過熱燒毀。導(dǎo)出的熱量可以使水變成水蒸氣，推動氣輪機(jī)發(fā)電。由此可知，核反應(yīng)堆最基本的組成是裂變原子核+熱載體。

核反應(yīng)堆可以分為以下幾種類型：

①將中子束用于實(shí)驗(yàn)或利用中子束的核反應(yīng)，包括研究堆、材料實(shí)驗(yàn)等。

②生產(chǎn)放射性同位素的核反應(yīng)堆。

③生產(chǎn)核裂變物質(zhì)的核反應(yīng)堆，稱為生產(chǎn)堆。

④提供取暖、海水淡化、化工等用的熱量的核反應(yīng)堆，比如多目的堆。

⑤為發(fā)電而發(fā)生熱量的核反應(yīng)，稱為發(fā)電堆。

⑥用于推進(jìn)船舶、飛機(jī)、火箭等到的核反應(yīng)堆，稱為推進(jìn)堆。

4、誰能告訴我：核能的工作原理

原子世界上一切物質(zhì)都由原子構(gòu)成。原子由帶正電的原子核和圍繞它高速旋轉(zhuǎn)的帶負(fù)電的電子構(gòu)成，原子核由質(zhì)子和中子構(gòu)成。

鏈?zhǔn)胶肆炎兎磻?yīng)中子撞擊原子核引起原子核裂變，裂變的過程釋放出能量，同時又產(chǎn)生了新的中子。新產(chǎn)生的中子引起新的原子核裂變，裂變反應(yīng)連續(xù)不斷地進(jìn)行下去，同時不斷產(chǎn)生能量。這個過程就是鏈?zhǔn)胶肆炎兎磻?yīng)。

核能鈾－２３５原子核在中子的轟擊下可以發(fā)生核裂變并同時放出能量，此外，鈾－２３３、钚－２３９等也能產(chǎn)生核裂變反應(yīng)，核裂變反應(yīng)放出的能量就是核能。

壓水堆核電站的發(fā)電原理

核燃料在反應(yīng)堆內(nèi)發(fā)生裂變而產(chǎn)生大量熱能，再被高壓水把熱能帶出，在蒸汽發(fā)生器內(nèi)產(chǎn)生蒸汽，蒸汽推動汽輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。

一回路反應(yīng)堆堆芯因核燃料裂變產(chǎn)生巨大的熱能，由主泵泵入堆芯的水被加熱成３２７度、１５５個大氣壓的高溫高壓水，高溫高壓水流經(jīng)蒸汽發(fā)生器內(nèi)的傳熱Ｕ型管，通過管壁將熱能傳遞給Ｕ型管外的二回路冷卻水，釋放熱量后又被主泵送回堆芯重新加熱再進(jìn)入蒸汽發(fā)生器。水這樣不斷的在密閉的回路內(nèi)循環(huán)，被稱為一回路。

二回路蒸汽發(fā)生器Ｕ型管外的二回路水受熱從而變成蒸汽，推動汽輪發(fā)電機(jī)做功，把熱能轉(zhuǎn)化為電力；做完功后的蒸汽進(jìn)入冷凝器冷卻，凝結(jié)成水返回蒸汽發(fā)生器，重新加熱成蒸汽。這樣的汽水循環(huán)過程，被稱為二回路。

三回路三回路使用海水或淡水，它的作用是在冷凝器中冷卻二回路的蒸汽使之變回冷凝水。

什么是核燃料？

核燃料是可在核反應(yīng)堆中通過核裂變產(chǎn)生核能的材料，是鈾礦石經(jīng)過開采、初加工、鈾轉(zhuǎn)化、鈾濃縮，進(jìn)而加工成核燃料元件。

壓水堆核電站用的是濃度為３％左右的核燃料（鈾－２３５）。大亞灣核電站的核反應(yīng)堆內(nèi)有１５７個核燃料組件，每個組件由１７×１７根燃料棒組成。燃料棒由燒結(jié)二氧化鈾芯塊裝入鋯合金管中封焊構(gòu)成。一個燃料組件中有一束控制棒，控制核裂變反應(yīng)。

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