「原子能」原子能保持物质化学性质吗

今天我们来聊聊原子能,以下6个关于原子能的观点希望能帮助到您找到想要的新能源资讯。

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什么是原子能？

原子能就是从原子中所获得的能量。每一个原子中都有能量粒子。能量把原子的各个部分聚集在一起。对原子能来说，原子核是能源。原子分裂时，这种能量就释放出来。

获得原子能的方法实际上有两种。一种称为“聚变”，一种称为“裂变”。发生聚变时，两个原子变成一个原子。原子聚变后能以热的形式释放出巨大的能量。太阳发出的大部分能量都是来自太阳中所发生的核聚变。这是原子能的一种形式。

另一种形式的原子能来自裂变过程。一个原子一分为二时就是裂变。通过用中子之类的粒子轰击原子的方法，就可产生裂变。原子受到中子轰击时，不是每次都会分裂。事实上，大部分原子是不能被分裂的，只有铀原子和钚原子在适合条件下才会分裂。

一种叫做“U-235”的铀(它被称为铀的“同位素”)，受到中子轰击时会分裂，并释放出大量的能量。一块小碎石块大的铀，可以开动一艘远洋轮船、一架飞机，甚至一台发电机。

什么是原子能技术？

1979年3月8日，美国三里岛压水堆核电站由于操作失误等原因，发生了堆芯熔毁的严重事故。然而，事故对环境和居民却没有造成任何危害和伤亡，也没有发现明显的放射性影响。这说明，压水堆核电站的各项安全设施是有效的。

压水堆核电站是原子能技术造福人类的一种重要设施。

原子能亦称原子核能或核能，是原子核结构发生变化时放出的能量。在实用上指重元素的原子核发生分裂反应(裂变)时和轻元素的原子核发生聚合反应(聚变)时，所放出的巨大能量。

20世纪初发现的原子核里蕴藏着的核能，是人类历史上划时代的重大成就。这一成就首先被应用于军事目的，其后实现了核能的和平利用，标志着人类改造自然进入了一个新阶段。现在核能已成为一种可以大规模和集中利用的能源，可以替代化石能源(煤炭、石油和天然气)，目前主要用于发电。从1954年苏联建成世界第一座核电站开始，到1991年底全球已有420座核电站在26个国家运行，总装机容量达3.27亿千瓦，发电量占全世界的16％。我国自行设计制造的第一座核电站——秦山核电站，装机容量30万千瓦，已于1991年并网发电。

核电站是利用原子核裂变反应放出的核能来发电的装置，其核心是核反应堆。核反应堆是一个能维持和控制核裂变反应的装置，在这里实现核能——热能转换。释放出的热能由一回路系统的冷却剂带回，用以产生蒸汽。整个一回路系统被称为核蒸汽供应系统，也称核岛，相当于常规火电厂的锅炉系统。由蒸汽驱动汽轮发电机组进行发电的二回路系统，与常规火电厂的汽轮机发电机系统基本相同，也称常规岛。

核反应堆的种类有多种，按引起裂变的中子能量分为热中子反应堆和快中子反应堆。

热中子反应堆热中子的能量在0.1兆电子伏左右，快中子则是指裂变反应释放的中子，平均能量为2兆电子伏左右。热中子更容易引起铀-235的裂变，因此热中子反应堆比较容易实现和控制。目前大量运行的是热中子反应堆，其中需有慢化剂，通过它的原子核与快中子弹性碰撞，将快中子慢化成热中子。慢化剂目前用的是水、重水或石墨反应。堆内还有载出热量的冷却剂，目前冷却剂有水、重水、氮等。根据慢化剂、冷却剂和燃料不同，热中子堆有多种类型：①轻水堆。用轻水作慢化剂和冷却剂，稍加浓铀作燃料，包括压水堆和沸水堆。②重水堆。用重水作慢化剂和冷却剂，天然铀作燃料。③石墨气冷堆。用石墨慢化剂，稍加浓铀。④石墨水冷堆。石墨慢化，轻水冷却，稍加浓铀。目前已经运行的核电站以轻水堆居多，我国已选定压水堆作为第一代核电站。

快中子增殖反应堆热中子反应堆主要是利用天然铀内的少量铀-235，以及在反应堆内生成的少量钚-239。因此热中子堆仅利用天然铀中2％左右的铀，世界上现已探明的铀资源难以保证核能的长期大规模利用。由快中子来产生和维持链式裂变反应的反应堆——快中子堆，有可能实现核燃料的增殖。快中子堆以钚-239为裂变燃料，以铀-238为增殖原料，铀-238俘获快中子后又可生成钚-239。1951年，美国建成世界上第一座按上述原理工作的新型核反应堆——快中于增殖堆。到70年代末，快中子堆示范电站输出电功率已达3万千瓦，开始进入实用阶段。目前，已建成商业规模的示范堆。我国“863计划”也已计划建造快中子实验堆。

原子能是什么？原子能怎样产生的？原子能的作用是什么？它能给人类带来什么利益？

核能（或称原子能）是通过核反应从原子核释放的能量，符合阿尔伯特·爱因斯坦的质能方程E=mc² ，其中E=能量，m=质量，c=光速。这离不开早期西方科学家的探索发现，他们为核能的发现和应用奠定了基础。可一直追溯到19世纪末英国物理学家汤姆逊发现电子开始，人类逐渐揭开了原子核的神秘面纱。

核能可通过三种核反应之一释放：

1、核裂变，较重的原子核分裂释放结核能。

2、核聚变，较轻的原子核聚合在一起释放结核能。

3、核衰变，原子核自发衰变过程中释放能量。

该反应堆是采用铀裂变链式反应，开启了人类原子能时代。

海洋核能

核能是人类最具希望的未来能源之一。人们开发核能的途径有两条：一是重元素的裂变，如铀的裂变；二是轻元素的聚变，如氘、氚、锂等。重元素的裂变技术，己得到实际性的应用；而轻元素聚变技术，也正在积极研究之中。可不论是重元素铀，还是轻元素氘、氚，在海洋中都有相当巨大的储藏量。

铀是目前最重要的核燃料，1千克铀可供利用的能量相当于燃烧2500吨优质煤。然而陆地上铀的储藏量并不丰富，且分布极不均匀。只有少数国家拥有有限的铀矿，全世界较适于开采的只有100万吨左右，即使加上低品位铀矿及其副产铀化物，总量也不超过500万吨；

按消耗量，只够开采几十年。而在巨大的海水水体中，却含有丰富的铀矿资源。据估计，海水中溶解的铀的数量可达45亿吨，相当于陆地总储量的几千倍。

原子能的好处和坏处

核能（原子能）发电最大的优势就是我们所认识的，能量巨大。它以少量的核子燃料即可产生大量的能量。低浓缩铀1吨具有相当于约5万吨的重油之能量。除此之外，核能发电的优势还有以下几点：

1、污染低。核能发电的方式是：利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电。核能发电不会排放巨量的污染物质到大气中，不会造成空气污染。尤其是同火电站相比，核能发电不会产生地球温室效应的"罪魁祸首"--二氧化碳。核电站设置了层层屏障，基本上不排放污染环境的物质，就是放射性污染也比烧煤电站少得多。

2、从燃料资源上而言，地球有望供应。世界上有比较丰富的核资源，核燃料有铀、钍氘、锂、硼等等，全球铀的储量约为417万吨。地球上可供开发的核燃料资源、可提供的能量是矿石燃料的十多万倍。

3、运输方便、成本低。核燃料能量密比起化石燃料高上几万倍，故核能电厂所使用的燃料体积小，运输与储存都很方便。例如，核电厂每年要用掉80吨的核燃料，只要2支标准货柜就可以运载。如果换成燃煤，需要515万吨，每天要用20吨的大卡车运705车才够。

核能发电弊

1、核废料处理需严谨。使用过的核燃料，虽然所占体积不大，但因具有放射性，因此必须慎重处理。一旦处理不当，就很可能对环境生命产生致命的影响。核废料的放射性不能用一般的物理、化学和生物方法消除，只能靠放射性核素自身的衰变而减少。核废料放出的射线通过物质时，发生电离和激发作用，对生物体会引起辐射损伤。

目前，国际上处理高放射性核废料的方式主要有"再处理"和"直接处置"两种。"再处理"主要是从核废料中回收可进行再利用的核原料;"直接处置"是指将高放射性废料进行地下埋藏，一般经过冷却、干式储存、最终处置三个阶段。美国就一直采取地下掩埋的措施来处理核废料。在内华达州北部的丝兰山脉，已有1.1万个30―80吨的处理罐被埋在地下几百米深处的隧道里。

2、热污染。核能发电热效率较低，因而比一般化石燃料电厂排放更多废热到环境裏，故核能电厂的热污染较严重。

3、核能发电被认为存在风险。核裂变必须由人通过一定装置进行控制。一旦失去控制，裂变能不仅不能用于发电，还会酿成灾害。全球已经发生了数起核泄露事故，对生态及民众造成了巨大伤害。有些环保人士就认为，和其他可再生能源相比，核能并不是一种安全的能源。

原子能？

原子能又称“核能”，原子核发生变化时释放的能量，如重核裂变和轻核聚变时所释放的巨大能量。放射性同位素放出的射线在医疗卫生、食品保鲜等方面的应用也是原子能应用的重要方面。

利用铀、钚、钍等核燃料在核反应堆中核裂变所释放出的热能，将水加热成高温高压蒸汽以驱动汽轮发电机组发电的一种发电方式。

无知的代价在20世纪初，人们对镭等放射性物质的危害还一无所知。在美国新泽西州的一家钟表制造店里，女工们用极尖的油漆刷把含镭的油漆涂在手表的针面上。有些女工用嘴唇抿直刷毛，以保持漆刷的尖锐。她们所咽下去的少而又少的一点镭为骨骼所吸收。数年之后，有人因镭中毒而死亡。这是因为对放射性物质的无知而造成的典型的悲剧。其中有些染病的骨骼已被保存在实验室里，供作进一步研究用。

随着人类对放射性和原子能认识的加深，特别是原子弹问世以后，大批科学家开始了和平利用原子能的研究。现在人们已经知道，原子能不仅可用来造原子弹，还可以用于发展生产、改善人民生活、减轻人类的痛苦。

核能是可持续发展的能源

世界上已探明的铀储量约490万吨，钍储量约275万吨。这些裂变燃料足够使用到聚变能时代。聚变燃料主要是氘和锂，海水中氘的含量为0.034克/升，据估计地球上总的水量约为138亿亿立方米，其中氘的储量约40万亿吨，地球上的锂储量有2000多亿吨，锂可用来制造氚，足够人类在聚变能时代使用。按目前世界能源消费的水平，地球上可供原子核聚变的氘和氚，能供人类使用上千亿年。因此，有些能源专家认为，只要解决了核聚变技术，人类就将从根本上解决了能源问题。

原子能的简介

核能的获得主要有两种途径，即重核裂变与轻核聚变。U-235，有一个特性，即当一个中子轰击它的原子核时，它能分裂成两个质量较小的原子核，同时产生2—3个中子和β、γ等射线，并释放出约200兆电子伏特的能量。如果有一个新产生的中子，再去轰击另一个铀-235原子核，便引起新的裂变，以此类推，这样就使裂变反应不断地持续下去，这就是裂变链式反应，在链式反应中，核能就连续不断地释放出来。 与铀相同数量的轻核聚变时放出的能量要比铀大几倍。例如1克氘化锂（Li-6）完全反应所产生的能量约为1克铀-235裂变能量的三倍多。实现核聚变的条件十分苛刻，即需要使氢核处于几千万度以上高温才能使相当的核具有动能实现聚合反应。例如，两辆完全相同的汽车，都是5吨，一辆在运动，一辆是静止的，如果运动的车一旦与静止的车发生碰撞，猛然停止时，动能虽然失去了，可我们发现，汽车在相撞处变得很热。这是什么原因呢？汽车的动能转变成了撞击点金属的热能。但是，原子能比化学反应中释放的热能要大将近5000万倍：铀核裂变的这种原子能释放形式约为2亿电子伏特(一种能量单位)，而碳的燃烧这种化学反应能量仅放出4.1电子伏特。原子能是怎样产生的呢？铀核裂变以后产生碎片，但所有这些碎片质量加起来少于裂变以前的铀核，那么，少掉的质量到哪里去了，就是因为转变成了原子能。爱因斯坦用E=mc²的公式来表示，即：能量等于质量乘以光速的平方。由于光速是个很大的数字(c=299792458m/s)，所以质量转变为能量后会是个非常巨大的数量，释放的能量为ΔE=Δmc²。在核反应过程中，原子核结构发生变化释放出的能量，又称核能，20世纪30年代末，科学家发现，用中子轰击铀原子核，一个入射中子能使一个铀核分裂成两块具有中等质量数的碎片，同时释放大量能量和两三个中子；这两三个中子又能引起其他铀核分裂，产生更多的中子，分裂更多的铀核．这样形成的自持链式反应，可在瞬间把铀核全部分裂，释放出巨额能量．铀235可以被任何能量的中子特别是运动速度最慢的热中子分裂．铀238只能被运动速度很快的快中子分裂，对慢中子和热中子则只俘获不分裂．通常所说的核裂变，主要指铀235核分裂．一个铀235核分裂释放的核裂变能为2亿电子伏特．这是原子核结构发生变化的一种方式，叫裂变反应．另外一种方式叫聚变反应．如一个氘核和一个氚核聚合成一个氦核释放出的核聚变能为1760万电子伏特．以相同质量的反应物的释能大小作比较，核裂变能和核聚变能分别是化学能的250万倍和1000万倍，1千克铀-235相当于2500吨煤，1千克氘和氚相当于1万吨煤． 在50多年前，科学家发现铀-235原子核在吸收一个中子以后能分裂，同时放出2—3个中子和大量的能量，放出的能量比化学反应中释放出的能量大得多，这就是核裂变能，也就是我们所说的核能。原子弹就是利用原子核裂变放出的能量起杀伤破坏作用，而核电反应堆也是利用这一原理获取能量，所不同的是，它是可以控制的。 两个较轻的原子核聚合成一个较重的原子核，同时放出巨大的能量，这种反应叫轻核聚变反应。它是取得核能的重要途径之一。在太阳等恒星内部，因压力、温度极高，轻核才有足够的动能去克服静电斥力而发生持续的聚变。自持的核聚变反应必须在极高的压力和温度下进行，故称为“热核聚变反应”。氢弹是利用氘氚原子核的聚变反应瞬间释放巨大能量起杀伤破坏作用，正在研究受控热核聚变反应装置也是应用这一基本原理，它与氢弹的最大不同是，其释放能量是可以被控制的。 谁都知道，用放射性来治疗癌症是很有效的。美国的医生就曾用一种金属制的弹丸，使其具有放射性，然后利用特别的枪把弹丸射入根深蒂固的肿瘤里面。割除癌性肿瘤后，外科医生用具有放射性的钴丝缝合创口，不仅可以起到一般缝合的作用，而且还有放疗杀癌细胞的功能，可谓一举两得。使用放射性可追踪碳原子在生命过程的行踪。如让老鼠吃有放射性碳（碳14）的糖，则通过盖革计数器可侦察到糖的行踪。如果在老鼠的脂肪里找到了放射性的碳原子，就可以判断糖已经转化为脂肪了。放射性同位素有时还帮助医生做出重要的判断。一位妇女在一次意外的事件中压伤了手臂，正躺在一家医院的手术台上等候手术。但是外科医生必须尽快查明她的手臂里是否还有足够的血液循环经过，以便决定要不要做截肢手术。医生把放射性钠，以放射性食盐的形式掺进普通的食盐里面，注进了这名妇女的血管里，然后用盖革计数器进行追踪。结果显示，这条手臂尚有相当充分的血液循环存在。因此在几秒钟内，这种放射性同位素便使医生断定无须做截肢手术。放射性同位素对诊断癌症也很有帮助。哈佛医学院和麻萨诸塞州的许多医院，都在使用一种“正子诊察机”来检查脑瘤，而不必开颅。将少量的放射性砷注射到患者的静脉里，几小时后，带有放射性标签的砷便在盖革计数器上显现出来，并显示出何处砷的数量最多。由于癌瘤比正常的组织吸收较多的放射性砷，在大多数情况下，医生都可以准确地判断癌瘤的大小和位置。而乳癌可以利用放射性钾来诊断，因为放射性钾集中于乳瘤的部分远比其他部位多。显然，放射性不仅可以致人于死地，也能使病人从病痛中解脱出来。 随着生物技术的发展，放射性同位素在农业上也有广泛的应用。全美国的农民每年用于肥料上的金钱要超过1000万美元。放射性同位素可以指导他们如何利用这笔投资来获取更大的收益。对于每一种农作物，农民都可以利用放射性同位素确定何种肥料及多大施用量为最合适，并能确定施肥的最佳时机和最佳方法。以前人们一直认为植物所有的养分都是由其根部吸收的，但是利用放射性同位素作示踪剂证明，事实并非如此。果树、番茄、马铃薯以及其他植物的叶也可以迅速有效地吸收肥料。根据这种情况，农民不仅把肥料施用于土地上，也喷洒在叶子上，这样植物对肥料的吸收量大约可增加10倍以上。使用放射性同位素还可以改良植物的品种。科学家很早就知道，植物暴露于放射线之下可以产生变异，并且这种变异可遗传给下一代。利用放射性同位素改良植物的品种已取得很大的进展。放射线使苹果、梨和葡萄等发生突变。利用这些实验，人类可以随心所欲地得到色香味俱佳的水果和蔬菜。更进一步的研究表明，科学家利用放射性进行科学育种，使有些植物可以生长在干旱地带、有些植物可以生长在多雨地区。并且在不远的将来，无论是在高寒地带，还是在土壤贫瘠的地区，都会有适宜的农作物生长。从事植物研究的科学家已经成功地培育出大麦的新品种，该品种大麦的麦粒和麦秆的产量都很高。通过对花生的种子进行放射性处理，能使每亩的产量提高30%.此外，培育出适应某种需要的种子只需用一年半的时间，若用传统的植物育种的方法，至少要花费十年的时间，并耗用大量的资金。放射线还是对付害虫的一种武器。雄性螺旋蝇经过钴照射后便不能生育，雌性螺旋蝇与失去生育能力的雄性螺旋蝇交配所产的卵便不能发育成虫。农业科学家已利用这种方法消灭了大量的害虫。对于新问世的动物催肥剂是否对人体有害也可以用放射性做实验。一种新型的供猪和鸡食用的催肥剂给猪和鸡吃了以后，可减慢其甲状腺的功能，从而使猪和鸡在同样食量的情况下，生长得又快又肥。但是，在猪的肌肉里，是否含有这种催肥剂的成份？人吃了这种肉后，是否会对身体健康有影响？在烤鸡和炒蛋里面是否也含有这种催肥剂呢？这是令人担忧的问题。但是，利用放射性实验得出的答案是否定的。农民可以安全地使用这种催肥剂来增加猪和鸡的重量。利用药物可减缓动物甲状腺功能，对人体并不造成任何损害这一原理，科学家还使母牛的性情变得温和起来，并使之产更多的牛奶。我们正步入原子时代，人类走到了十字路口。一条路是把原子能所创造的奇迹用在和平的目的上，以谋求社会的进步。另一条路则通向地球上生命的死亡和毁灭，制造更大的更加可怕的炸弹。我们相信人类会选择前者，而不是后者。

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