核反应 概论
在天文学中,对核物理有基础了解可以帮助更好地理解各种天文事件和概念背后的原理。
核反应这个概念虽然感觉很遥远,但却是所有生命最终的能量来源。太阳源源不尽的能量来源,核聚变。
吸收阳光,进行光合作用的绿叶,生命的象征
核反应 历史发现过程
早在19世纪初,科学家就已经注意到了不可见的辐射的存在。1895年,威廉·伦琴WilhelmRöntgen通过射线管Ray Tube的实验发现X射线X-Ray的存在。紧随其后,人们开始陆续发现会天然释放X射线的放射线性元素Radioactive Elements,其中就包括居里夫人Marie Skłodowska-Curie在1897年发现的元素,镭Radium和钋Polonium,后者钋在二战时期被用来制造原子弹。
物理学家伦琴,第一张X射线拍摄的照片,照片是他妻子的手
居里夫人
1905年,物理学家爱因斯坦在其著名论文,论动体的电动力学中On the Electrodynamics of Moving Bodies(原文名为德文),提出了狭义相对论Specific Relativity。在狭义相对论的数学推理下,爱因斯坦得出了有关物质质量和其等量能量关系的质能方程Mass-Energy Equivalence。
E=mc2
E代表着转换的能量。m代表的物体的质量。c表示光速,数值大概是3108米每秒。
利用质能方程,带进质量到m中,就可以得到这个质量所代表的能量。举个例子,一千克的物质,如果通过某种方法全部转换成能量时,可以得到大概90000000000000000(9后面跟16个零)焦耳的纯能量。这么多能量可以将70,000,000吨的水从零摄氏度加热到一百摄氏度(水拥有已知最大的热容量,最难加热的物质)。
阿尔伯特·爱因斯坦,获得两次诺贝尔奖,革命化物理界思想
质能方程第一次揭示了物质的本质,并暗示了一个新的可能的能量来源,核能,一个比化学Chemical Energy能高上数十个数量值的能量来源。
概论 Intro
核反应的主要分两种:核聚变Nuclear Fusion和核裂变Nuclear Fission。两种反应中,反应物质的一小部分质量都会被转换成纯能量。
核聚变是多个原子核的融合。这种反应正是在太阳核心Sun Core进行的反应。在太阳核心,大量的氢被转换成氦,中途损失的质量以光(纯能量)的形式释放出太阳。一小部分光会到达地球,并驱动植物的光合作用Photosynthesis。核反应是驱动所有生命的最终来源,就是这个意思。
核裂变则是单个原子分裂衰败成多个原子。这种反应一般只会发生在一些较重的原子上。例如,钋,铀Uranium。
因为都有能力释放大量能量,两种核反应都被武器化。
美国十字路口计划,海上氢弹实验,巨大的能量使大量的水瞬间蒸发
在原子弹Atomic Bomb中,人类使用高纯度的不稳定重元素,例如铀,并利用链式反应Chain Reaction的原理来实现反应物质极高速率的核裂变,并使其迅速不受控制地释放大量能量。
地下核爆,强大的爆炸掀开了地表的一部分
在氢弹Hydrogen Bomb的引爆过程中,一个内嵌的原子弹则会先被引爆,加热同样储藏在炸弹内的轻元素到比太阳内核还要热的温度。在该温度下,轻元素开始进行高速的核聚变,并释放巨大当量的能量。
三一计划,美国第一次核测试
核武器的唯一实战的使用,发生在1945年,美国用原子弹轰炸日本城市广岛Hiroshima,长崎Nagasaki。两枚炸弹总计至少造成12万日本军民死伤,以及长期的环境影响。
长岛核弹轰炸后市中心的情景,估测造成90000到120000伤亡。每一个1都是和你一样的生命,SAD
现代
20世纪50年代,核反应的可控反应开始被使用在能源上。人类现在只可以用核裂变来实现发电,而核裂变一直会产生带有辐射性的副产物。较为干净的核聚变则因为所需要的巨大的起始能量,一直没能实现商业化。在2012年国际的统计中,使用核裂变的核发电占据了全球2.5%的总发电量。
正在运行的核发电站
熊小熊忠诚地希望人类可以好好使用核能,用它来好好造福每个人,而不是用它来制造核弹头毁灭人类。理性地思考,而不是被愤怒和冲动所掌控。任何科技如果用好,都可以是人类巨大的财富。任何科技如果不好好掌控,则也可以是随时会危害人类的达摩克利斯之剑。
联系客服