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核裂变和核聚变(核聚变与核裂变的区别)(图文)

发布时间:2021-07-11 09:29:55 作者:编辑 栏目:知识 阅读量:()

核裂变和核聚变(核聚变与核裂变的区别)

核裂变

由重原子核,也就是质量非常大的原子核,在元素周期表上排到最后几位的元素,比如铀(yu)、钍(t)和钚(b)等,在中子的冲击下,分裂成多个质量较小的原子叽叽歪歪吧的反应,并且这个过程伴随着巨大能量的释放,这种反应成为核裂变反应。有可控和不可控之分,比如核电站里的核反应堆就是可控,广岛上爆炸的原子弹就是不可控。核裂变是一种链式反应,当用中子去冲击铀-235原子后,铀-235原子会分裂成2到4个中子,由于分裂就伴随着能量释放,所以分裂出的中子伴随着这些能量继续轰击其他铀-235原子,从而形成链式反应。再发电站的核反应堆中,利用中子棒以及慢化剂来降低中子的速度,从而实现可控的核裂变反应。

核聚变与核裂变的区别,为什么两种反应会释放如此大的能量?

核聚变

由较小质量的原子,比如氘,在高温高压下,其核外电子拜托原子核的束缚,从而使得两个原子核能够碰撞在一起,发生相互聚合作用,生成质量更大的原子核(如氦)。因为中子不带电,所以也能在这个碰撞过程中脱离出来,电子和中子的释放会伴随着巨大能量的释放。现在人类已经实现不可控核聚变,比如氢弹爆炸,但是可控核聚变还正在努力研究中。

核聚变与核裂变的区别,为什么两种反应会释放如此大的能量?

核裂变与核聚变为什么会产生能量?

这个也许是大家比较关心的问题了。爱因斯坦的质能方程E=mc^2中,E代表能量,m代表质量,c代表光速是一个固定值。这个方程描述质量与能量之间的关系,简单的可以从这个方程中看出,即便是质量再小的物质(比如原子核)也能释放巨大的能量,因为光速叽叽歪歪吧是一个很大的系数。

不管是核裂变还是核聚变,两种反应过程中原子核都亏损了质量,这个亏损的质量乘以光速平方就是所释放的能量。质子和中子以及它们的反物质统称为核子,是构成原子核的粒子,这些核子之间能够结合在一起是因为核子之间存在一种强力,这种力比电磁力更强。随着核子数的增加,核子之间的结合能力也有所变化,这也成为不同元素的稳定性不同的原因。

核聚变与核裂变的区别,为什么两种反应会释放如此大的能量?

上图中可以看到铁元素的结合力最大,也是最稳定的元素,这也是超新星爆发的根源。在铁前面的元素称为轻核,后面的为重核。若干个轻核子(重质量M)聚变成为更重的原子核(质量为m),而M>m,质量亏损造成能量释放。反过来裂变就需要吸收这么叽叽歪歪吧多能量,就很难实现,所以轻核子很难发生裂变。同样的道理,重核子发生裂变也会有质量亏损,伴随能量的释放,反过来,重核子聚变就需要吸收巨大能量,所以重核子只存在理论上的聚变。

实验研究表明,核聚变的质量亏损要大于核裂变,所以核聚变所释放的能量更大,而且核聚变所使用的原料没有放射性,安全,所以未来核聚变将是一种重要的新能源。

核聚变与核裂变的区别,为什么两种反应会释放如此大的能量?

像太阳这样的恒星,爆发出能量都是核聚变反应,大家知道,一般恒星的质量和体积都非常巨大,在恒星内部,不断的发生核聚变,最后停留在铁元素这里,因为铁元素不会发生核聚变以及核裂变,而核聚变产生的重元素会沉积在恒星内部,并导致恒星引力坍缩,随后物质急剧往内部沉积,导致剩余的轻核子短时间内集中聚变,从而引爆恒星(超新星爆发),最终走向死亡!

关键字: 核裂变

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