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什麼是和物理電池

發布時間:2022-12-16 06:09:50

① 什麼是核物理

核物理學又稱原子核物理學,是20世紀新建立的一個物理學分支。它研究原子核的結構和變化規律;射線束的產生、探測和分析技術;以及同核能、核技術應用有關的物理問題。它是一門既有深刻理論意義,又有重大實踐意義的學科。

② 什麼是原子核物理學

英文名稱:nuclear physics,屬於物理學分支。研究原子核的結構和變化規律,獲得射線束並將其用於探測、分析的技術,以及研究同核能、核技術應用有關的物理問題。簡稱核物理。如果說光的色散性揭示了引斥力與距離的平方成反的原因,那麼光的疊加干涉也就是所謂的量子糾纏就揭示了電荷的引斥力和原子核力的產生原因。
起源

1896年,A.-H.貝可勒爾發現天然放射性,人類首次觀測到核變化,通常將它作為核物理學的開端。此後的40多年,主要從事放射性衰變規律和射線性質的研究,並用射線對原子核作初步探討;還創建了一系列探測方法和測量儀器,一些基本設備如各種計數器、電離室等沿用至今。探測、記錄射線並測定其性質,一直是核物理研究和核技術應用的一個中心環節。等等
原理

放射性衰變的研究證明了一種元素可以通過α衰變或β衰變而變成另一種元素,推翻了元素不可改變的觀點;還確立了衰變規律的統計性。統計性是微觀世界物質運動的一個根本性質,同經典力學和電磁學所研究的宏觀世界物質運動有原則上的區別。衰變中發射的能量很大的射線,特別是α射線,為探索原子結構提供了前所未有的武器。1911年,E.盧瑟福等用α射線轟擊各種原子,從射線偏折的分析確立了原子的核式結構,並提出原子結構的行星模型,為原子物理學奠定基礎;還首次提出原子核這個詞,不久便初步弄清了原子的殼層結構和其電子的運動規律,建立和發展了闡明微觀世界物質運動規律的量子力學。

③ 如果能生產出核動力汽車,那麼一斤核原料能讓汽車跑多少年呢

核動力 汽車 是否能實現在於核反應堆的小型化能做到什麼程度,或者車輛能大型化到什麼程度,假設有一個比核潛艇還大的 汽車 ,一斤濃縮鈾能讓 汽車 行駛多少年呢?大致計算一下。 以核能作為 汽車 能源最終是要轉化為電能驅動,一台B級車百公里耗電大致在20kwh左右,就以這個參數作為標准。

1、500克濃縮鈾235全部裂變釋放出的能量相當於1350噸標准煤;

2、一度電=1000w*3600J=0.123KG標准煤,那麼一噸標准煤大致能發電8130度;

3、那麼一斤濃縮鈾的發電量大致為8130*1350=10997500度電;

4、一百公里需要耗電20度,一斤濃縮鈾大致可以行駛548775公里。

家用車的平均行駛里程在1.5萬公里左右,按照平均值計算一斤濃縮鈾可以行駛36.585年。數據已經得出,一斤濃縮鈾可以行駛的里程大致足夠現在燃油車引導報廢3次。

不過即使數據很誘人,但是核動力 汽車 並不現實,鋼鐵俠的那種超小型核反應堆以目前人類的 科技 只能出現在影視作品中,核動力 汽車 只是美好的想像,除非到二級文明否則基本沒有實現的可能。

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如果能找出核動力 汽車 ,一斤的原料可以讓這個車行駛的報廢,這些原料都用不完,如果這些資料爆炸可以炸毀一棟大廈,可想而知,他們有多麼大的能量。

但是想把核動力實現的 汽車 上是有些困難了,首先你要把反應堆微型化,而且後續的輸出能量上也要控制,怎麼樣控制核反應堆不會泄露,不會產生輻射,出現意外後是否會產生距離的爆炸?想要達到這些技術術,我感覺需要100年左右,可是100年後我們已經不在了,希望我們的子孫可以用到吧。

科技 在發展,這些都是可以實現的,也許在不久的將來真的可以像鋼鐵俠那樣造出它的機械戰甲,可以飛天可以用來攻擊敵人,可以來保衛地球這些都是有可能的,只希望 科技 再發展的時候,可以盡量地保護地球,因為如果不限制 科技 的發展,地球很快就會自己滅亡。

大家可以上網搜一搜,人造太陽,就會知道未來高 科技 給人類帶來用之不竭的新能源,現在的能源將來都是重要的原料,將來的能源可能是海水,或是氫物質,看看就明白了

一公斤「鈾」跑到車報廢完全沒問題,主要是存儲是個問題,輻射和安全,如果出現嚴重事故,怎麼保證不會造成核泄漏

不要想了,永遠不可能出這樣的 汽車 ,除非能克服輻射污染。

壞人買了 汽車 故意損壞製造污染怎麼處理?一座大城市,一輛 汽車 就能變得無法居住。

這樣的假設基本上就是沒有絲毫科學素養的人才能想到,核動力裝置最過關最讓人關心的就是安全,也就是所謂核泄漏,這樣的情況下這台車的個頭得多大,也就像人們常說的太陽能可以產生動力,我們可以用太陽能板作為 汽車 動力一樣無知,我們國家一般人們的科學素養亟待提高。

核電站,一噸核能能用幾年 可是以現在的技術來看,很難造出核動力 汽車 恐怕是幾年,甚至是幾十年後的事 這邊也沒法得出有什麼精確的答案 但是應該可以用一年以上

希望中國早日研發出此類產品!

如果出車禍,核泄漏了該怎麼辦?

核動力 汽車 估計五十年之內都不會出來,技術上的缺陷是核反應裝置的微型話還沒有做到,最關鍵的是交通事故太多,怎樣防止核泄漏才是最難的……

首先你要研究出來車用的核反應堆。截止目前為止,人類研究出來最小的核反應堆,是核潛艇上的核反應堆。記得有一部老科幻電影《珊瑚島上的死光》,說的是一名華僑科學家發明了核物理電池。不過這是科幻電影的情節。現實中這樣的技術還沒有被研發出來

④ 什麼是核物理學,量子物理學

1、原子核物理學:屬於物理學分支。研究原子核的結構和變化規律,獲得射線束並將其用於探測、分析的技術,以及同核能、核技術應用有關的物理問題。
2、量子物理學:是人們研究微觀世界的理論,也有人稱為研究量子現象的物理學。
由於宏觀物體是由微觀世界建構而成的,因此量子物理學不僅是研究微觀世界結構的工具,而且在深入研究宏觀物體的微結構和特殊的物理性質中也發揮著巨大作用。我們把科學家們在研究原子、分子、原子核、基本粒子時所觀察到的關於微觀世界的系列特殊的物理現象稱為量子現象。

⑤ 工程物理與核物理有什麼區別,哪位專業人士解釋一下

工程物理學科是研究能量以熱和功及其他相關的形式在轉化、傳遞和利用過程中的基本規律及其應用的一門應用基礎科學,幾乎與所有產業部門及科技領域都密切相關,在人類社會進步和國民經濟的發展中起著重要作用。工程熱物理學科不僅進入到了各個工業及高新技術領域,而且在軍事、空間技術、農業、人口、環境、生物、醫葯等領域起到越來越重要的作用,反過來也極大推動了本學科的研究與發展。培養目標 本專業培養具有堅實而寬廣的工程熱物理的系統基礎理論知識,熟知並能熟練運用相關學科的基礎理論和新技術開展本學科的科研與應用開發工作,深入了解學科的進展、動向和最新發展前沿。有嚴謹求實的科學態度和作風,具有獨立從事科學研究的能力,並在本學科領域某一方面的理論或實踐上取得創造性研究成果。至少掌握一門外國語,能熟練地閱讀本專業的外文資料,具有一定的寫作能力和進行國際學術交流的能力。
核物理學又稱原子核物理學,是20世紀新建立的一個物理學分支。它研究原子核的結構和變化規律;射線束的產生、探測和分析技術;以及同核能、核技術應用有關的物理問題。它是一門既有深刻理論意義,又有重大實踐意義的學科。

⑥ 核物理專業就業方向

核物理絕對是最「高大上」、最神秘的專業,沒有之一。一提到核物理,很多人馬上就想起了原子彈和氫彈。其實核物理專業是研究原子核的結構和變化規律;射線束的產生、探測和分析技術;以及同核能、核技術應用有關的物理問題。它是一門既有深刻理論意義,又有重大實踐意義的學科。大到核能開發,小到醫療診斷,甚至電視影音等。核物理學的研究不斷與時俱進,造福人類。

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根據教育部高教司2012年頒布的《普通高等學校本科專業目錄和專業介紹》,和物理學專業培養能夠從事核物理學、核科學與核技術及相關學科領域的研究、教學、新技術開發應用、工程管理工作的專業人才。經過學習和訓練,本專業學生應具有較扎實的核物理學基礎和相關學科領域的專門知識,具備在核物理及相關學科進一步深造的基礎。

為了實現上述培養目標,需要學習的專業課程主要有:普通物理學、數學物理方法、理論物理、原子核物理、核物理實驗方法、核電子學、核技術及應用、計算物理、工程技術基礎;主要專業實驗:普通物理實驗、近伐物理實驗、核物理實驗、核電子學實驗。除上述課程外,可選擇深入學習自己喜歡的知識領域:機械運動現象與規律、熱運動現象與規律、電磁和光現象與規律、物質微觀結構和量子現象與規律、凝聚態物質結構及性質、時空結構、物理學中的數學方法、原子核結構衰變 乏反應、核分析技術與方法。

修業年限:四年。 授予學位:理學學士。

培養規格——畢業生應獲得似下幾方面的知識和能力:

1.具有科學的世界觀,較為系統地掌握物理學和核物理專業的基本理論、基本技能,具備扎實的數學基礎知識以及具有定的職業安全意識;

2.掌握外語、計算機及信息技術、專利申請等方面的知識和人文社會科學知識,並掌握其自然科學和相關工程技術的基礎知識;

3.具有一定的創造性思維能力、科學研究能力和技術開發能力,具有一定的國際視野和跨文化環境下的交流能力;

4.了解核物理學、核技術與核工程相關專業方向的前沿、發展動態、應用前景以及相關高新技術產業的發展狀況。

根據以上權威信息,我們可以做出如下解讀:

1.核物理專業為原子核物理專業,並非核工程與核技術,核物理屬於理科專業,科研性質較強,在本專業方向上,學生本科畢業後多考慮讀研或從事科研、教育等相關工作;而核工程與核應用,屬於工科專業,更偏向於核能量的應用,比如核電、環保等等。

2.對核物理專業感興趣,並且將來想要從事相關工作,需要在本科期間打好扎實的基礎,計算機、電路、電子、高數、線性代數、概率論等工科基礎性課程,尤其要好好學習,這些都是從事核物理科學研究的基礎支撐;

3.核物理專業考研相對容易,因為開設院校不多,因此大多數學生考研都去了比較集中的幾個科研院所做深入研究,如清華大學、中國科學技術大學、北京大學、上海交通大學、蘭州大學、山東大學、南京大學、中國科學院大學及相關研究所等;

4.核物理專業本科畢業生如果直接選擇就業,一般從專業技能水平上很難滿足對口崗位的需要,但可以從事計算機、金融、保險、大數據等對數理能力要求較高的工作,這也是很不錯的選擇。

以下為SunnyCareer大學生職業規劃專家系統對核物理專業招聘需求進行的實時分析。可以看出,除了從事科研工作外,核物理專業學生還可以考慮從事大數據處理、能源生產、環境科學、質量管理/安全防護、醫療器械研究、電子產品研發等工作。其中大數據處理、質量管理、電子產品研發是需求最旺盛的領域。首次入職平均工資在7000元左右。

⑦ 核物理是什麼

核物理是普通高等學校本科專業,屬於物理學類專業。本專業主要培養能夠從事核物理學、核科學與核技術及相關學科領域的研究、教學、新技術開發應用、工程管理工作的專業人才。經過學習和訓練,本專業學生應具有較扎實的核物理學基礎和相關學科領域的專門知識,具備在核物理及相關學科進一步深造的基礎。
核物理專業培養在核物理與核科學技術領域內具有扎實、寬厚的理論基礎、熟練的實驗技能並獲得科學研究的系統訓練,具有較強的工作適應能力和後勁,能在工業、農業、國防、醫學及環保及其相關領域從事核物理專業基礎研究、應用研究、教學、管理等的高級專門人才。

學生主要學習物理學的基本理論與方法,具有良好的數學基礎和實驗技能,受到應用基礎研究、應用研究和技術開發以及工程技術的初步訓練,具備良好的科學素養適應用新技術發展的需要,只有較強的知識更新能力和較廣泛的科學適應能力。

⑧ 什麼是核物理學

編輯詞條核物理學
核物理學又稱原子核物理學,是20世紀新建立的一個物理學分支。它研究原子核的結構和變化規律;射線束的產生、探測和分析技術;以及同核能、核技術應用有關的物理問題。它是一門既有深刻理論意義,又有重大實踐意義的學科。
核物理學的發展歷史
初期 1896年,貝可勒爾發現天然放射性,這是人們第一次觀察到的核變化。現在通常就把這一重大發現看成是核物理學的開端。此後的40多年,人們主要從事放射性衰變規律和射線性質的研究,並且利用放射性射線對原子核做了初步的探討,這是核物理發展的初期階段。
在這一時期,人們為了探測各種射線,鑒別其種類並測定其能量,初步創建了一系列探測方法和測量儀器。大多數的探測原理和方法在以後得到了發展和應用,有些基本設備,如計數器、電離室等,沿用至今。
探測、記錄射線並測定其性質,一直是核物理研究和核技術應用的一個中心環節。放射性衰變研究證明了一種元素可以通過衰變而變成另一種元素,推翻了元素不可改變的觀點,確立了衰變規律的統計性。統計性是微觀世界物質運動的一個重要特點,同經典力學和電磁學規律有原則上的區別。
放射性元素能發射出能量很大的射線,這為探索原子和原子核提供了一種前所未有的武器。1911年,盧瑟福等人利用α射線轟擊各種原子,觀測α射線所發生的偏折,從而確立了原子的核結構,提出了原子結構的行星模型,這一成就為原子結構的研究奠定了基礎。此後不久,人們便初步弄清了原子的殼層結構和電子的運動規律,建立和發展了描述微觀世界物質運動規律的量子力學。
1919年,盧瑟福等又發現用α粒子轟擊氮核會放出質子,這是首次用人工實現的核蛻變(核反應)。此後用射線轟擊原子核來引起核反應的方法逐漸成為研究原子核的主要手段。
在初期的核反應研究中,最主要的成果是1932年中子的發現和1934年人工放射性核素的合成。原子核是由中子和質子組成的,中子的發現為核結構的研究提供了必要的前提。中子不帶電荷,不受核電荷的排斥,容易進入原子核而引起核反應。因此,中子核反應成為研究原子核的重要手段。在30年代,人們還通過對宇宙線的研究發現了正電子和介子,這些發現是粒子物理學的先河。
20世紀20年代後期,人們已在探討加速帶電粒子的原理。到30年代初,靜電、直線和迴旋等類型的加速器已具雛形,人們在高壓倍加器上進行了初步的核反應實驗。利用加速器可以獲得束流更強、能量更高和種類更多的射線束,從而大大擴展了核反應的研究工作。此後,加速器逐漸成為研究原子核和應用技術的必要設備。
在核物理發展的最初階段人們就注意到它的可能的應用,並且很快就發現了放射性射線對某些疾病的治療作用。這是它在當時就受到社會重視的重要原因,直到今天,核醫學仍然是核技術應用的一個重要領域。
大發展時期 20世紀40年代前後,核物理進入一個大發展的階段。1939年,哈恩和斯特拉斯曼發現了核裂變現象;1942年,費密建立了第一個鏈式裂變反應堆,這是人類掌握核能源的開端。
在30年代,人們最多隻能把質子加速到一百萬電子伏特的數量級,而到70年代,人們已能把質子加速到四千億電子伏特,並且可以根據工作需要產生各種能散度特別小、準直度特別高或者流強特別大的束流。
20世紀40年代以來,粒子探測技術也有了很大的發展。半導體探測器的應用大大提高了測定射線能量的解析度。核電子學和計算技術的飛速發展從根本上改善了獲取和處理實驗數據的能力,同時也大大擴展了理論計算的范圍。所有這一切,開拓了可觀測的核現象的范圍,提高了觀測的精度和理論分析的能力,從而大大促進了核物理研究和核技術的應用。
通過大量的實驗和理論研究,人們對原子核的基本結構和變化規律有了較深入的認識。基本弄清了核子(質子和中子的統稱)之間的相互作用的各種性質,對穩定核素或壽命較長的放射性核素的基態和低激發態的性質已積累了較系統的實驗數據。並通過理論分析,建立了各種適用的模型。
通過核反應,已經人工合成了17種原子序數大於92的超鈾元素和上千種新的放射性核素。這種研究進一步表明,元素僅僅是在一定條件下相對穩定的物質結構單位,並不是永恆不變的。
天體物理的研究表明,核過程是天體演化中起關鍵作用的過程,核能就是天體能量的主要來源。人們還初步了解到在天體演化過程中各種原子核的形成和演變的過程。在自然界中,各種元素都有一個發展變化的過程,都處於永恆的變化之中。
通過高能和超高能射線束和原子核的相互作用,人們發現了上百種短壽命的粒子,即重子、介子、輕子和各種共振態粒子。龐大的粒子家族的發現,把人們對物質世界的研究推進到一個新的階段,建立了一門新的學科——粒子物理學,有時也稱為高能物理學。各種高能射線束也是研究原子核的新武器,它們能提供某些用其他方法不能獲得的關於核結構的知識。
過去,通過對宏觀物體的研究,人們知道物質之間有電磁相互作用和萬有引力(引力相互作用)兩種長程的相互作用;通過對原子核的深入研究,才發現物質之間還有兩種短程的相互作用,即強相互作用和弱相互作用。在弱作用下宇稱不守恆現象的發現,是對傳統的物理學時空觀的一次重大突破。研究這四種相互作用的規律和它們之間可能的聯系,探索可能存在的靳的相互作用,已成為粒子物理學的一個重要課題。毫無疑問,核物理研究還將在這一方面作出新的重要的貢獻。
核物理的發展,不斷地為核能裝置的設計提供日益精確的數據,從而提高了核能利用的效率和經濟指標,並為更大規模的核能利用准備了條件。人工制備的各種同位素的應用已遍及理工農醫各部門。新的核技術,如核磁共振、穆斯堡爾譜學、晶體的溝道效應和阻塞效應,以及擾動角關聯技術等都迅速得到應用。核技術的廣泛應用已成為現代化科學技術的標志之一。
完善和提高 20世紀70年代,由於粒子物理逐漸成為一門獨立的學科,核物理已不再是研究物質結構的最前沿。核能利用方面也不像過去那樣迫切,核物理進入了一個縱深發展和廣泛應用的新的更成熟的階段。
在現階段,粒子加速技術已有了新的進展。由於重離子加速技術的發展,人們已能有效地加速從氫到鈾所有元素的離子,其能量可達到十億電子伏每核子。這就大大擴充了人們變革原子核的手段,使重離子核物理的研究得到全面發展。
隨著高能物理的發展,人們已能建造強束流的中高能加速器。這類加速器不僅能提供直接加速的離子流,還可以提供次級粒子束。這些高能粒子流從另一方面擴充了人們研究原子核的手段,使高能核物理成為富有生氣的研究方面。
從核物理基礎研究看,主要目標在兩個方面:一是通過核現象研究粒子的性質和相互作用,特別是核子間的相互作用;再者是核多體系的運動形態的研究。很明顯,核運動形態的研究將在相當長的時期內占據著核物理基礎研究的主要部分。
核物理學的應用
核物理研究之所以受到人們的重視得到社會的大力支持,是和它具有廣泛而重要的應用價值密切相關的。目前,幾乎沒有一個核物理實驗室不在從事核技術的應用研究。有些設備甚至主要從事核技術應用工作。
核技術應用主要為核能源的開發服務,如提供更精確的核數據和探索更有效地利用核能的途徑等;另外,同位素的應用是核技術應用最廣泛的領域。同位素示蹤已應用於各個科學技術領域;同位素葯劑應用於某些疾病的診斷或治療;同位素儀表在各工業部門用作生產自動線監測或質量控制裝置。
加速器及同位素輻射源已應用於工業的輻照加工、食品的保藏和醫葯的消毒、輻照育種、輻照探傷以及放射醫療等方面。為了研究輻射與物質的相互作用以及輻照技術,已經建立了輻射物理、輻射化學等邊緣學科以及輻照工藝等技術部門。
由於中子束在物質結構、固體物理。高分子物理等方面的廣泛應用,人們建立了專用的高中子通量的反應堆來提供強中子束。中子束也應用於輻照、分析、測井及探礦等方面。中子的生物效應是一個重要的研究方向,快中子治癌已取得一定的療效。
離子束的應用是越來越受到注意的一個核技術部門。大量的小加速器是為了提供離子束而設計的,離子注入技術是研究半導體物理和制備半導體器件的重要手段。離子束已經廣泛地應用於材料科學和固體物理的研究工作。離子束也是用來進行無損、快速、痕量分析的重要手段,特別是質子微米束,可用來對表面進行掃描分析。其精度是其他方法難以比擬的。
在原子核物理學誕生、壯大和鞏固的全過程中,通過核技術的應用,核物理和其他學科及生產、醫療、軍事等部分建立了廣泛的聯系,取得了有力的支持;核物理基礎研究又為核技術的應用不斷開辟新的途徑。核基礎研究和核技術應用的需要,推進了粒子加速技術和核物理實驗技術的發展;而這兩門技術的新發展,又有力地促進了核物理的基礎和應用研究。

⑨ 什麼是原子核物理

原子核物理學
原子核是比原子更深一個層次的物質結構。原子核物理學是研究原子核的性質,它的內部結構、內部運動、內部激發狀態、衰變過程、裂變過程以及它們之間的反應過程的學科。

在原子核被發現以後,曾經以為原子核是由質子和電子組成的。1932年,英國科學家查德威克發現了中子,這才使人們認識到原子核可能具有更復雜的結構。

質子和中子統稱為核子,中子不帶電,質子帶正電荷,因此質子間存在著靜電排斥力。萬有引力雖然使各核子相互吸引,但在兩個質子之間的靜電排斥力比它們之間的萬有引力要大萬億億倍以上。所以,一定存在第三種基本相互作用——強相互作用力。人們將核子結合成為原子核的力稱為核力,核力來源於強相互作用。從原子核的大小以及核子和核子碰撞時的截面估計,核力的有效作用距離力程約為一千萬億分之一米。

原子核主要由強相互作用將核子結合而成,當原子核的結構發生變化或原子核之間發生反應時,要吸收或放出很大的能量。一些很重的原子核(如鈾原子核)在吸收一個中子以後,會裂變成為兩個較輕的原子核,同時放出二十到三十中子和很大的能量。兩個很輕的原子核也能熔合成為一個較重的原子核,同時放出巨大的能量。這種原子核熔合過程叫作聚變。

粒子加速器的發明和裂變反應堆的建成,使人們能夠獲得大量能量較高的質子、電子、光子、原子核和大量中子。可以用來轟擊原子核,系統地開展關於原子核的性質及其運動、轉化和相互作用過程的研究。

高能物理研究發現,核子還有內部結構。原子核結構是一個比原子結構更為復雜的研究領域,目前,已有的關於原子核結構,原子核反應和衰變的理論都是模型理論,其中一部分相當成功地反映了原子核的客觀規律。

一公斤鈾裂變時所釋放的能量,相當於約兩萬噸TNT炸葯爆炸時所釋放的能量,一公斤重氫原子核聚變所釋放的能量還要大幾倍。輕原子核聚變為較重的原子核並釋放能量的過程,就是太陽幾十億年來的能量來源,也是熱核爆炸的能量來源。如果能使重氫的聚變反應有控制地進行,那麼能源問題就將得到較徹底的解決。由於放射性同位素所放出的射線能產生各種物理效應、化學效應和生物效應,因此放射性同位素在工業、農業、醫學和科學研究中有廣泛的應用。

⑩ 核能有哪些應用

自從進入20世紀,能源的消耗量激增,特別是70年代爆發的「石油危機」更體現出人類對能源需求的這種日益緊迫的現狀。我國也已由原油出口國變成了進口國,而且是目前唯一一個以原煤作為主要能源的國家。將煤、石油、天然氣這些寶貴的不可再生的化工原料當作燃料燃燒掉,這本身就是一種潛在的巨大的資源浪費。因此,調整能源結構、尋找開發利用新能源迫在眉睫。
由質能方程可知,物質蘊含著巨大的靜止能,通過核裂變與核聚變可以獲得其中的一部分(一般小於1%),這部分能量是相應化學能的大約一百萬倍。若能找到或製造出大量反物質,利用正反物質湮滅可得到幾乎100%的靜止能,然而尋找反物質前途渺茫,製造反物質又難以批量生產,因此對核能的利用目前比較現實的就是核裂變與核聚變。
最初實現的核反應是用加速器加速質子轟擊原子核,由於庫侖排斥,根本得不償失,因此1937年,核物理之父盧瑟福逝世前曾說過,核物理只是純粹的基礎研究,很難有實際應用。但1939年發現用中子轟擊鈾核可引發裂變,並能放出2到3個中子,從而產生連鎖反應。這開辟了釋放核能的途徑。1945年,爆炸了第一顆原子彈,1954年蘇聯建成了第一座核電站,到1995年底,全世界已有33個國家有核電站432座,總發電能力34.0347萬MW,目前核電已佔世界耗電量的17%左右,而立陶宛佔76.37%,法國佔75.29%,比利時佔55.77%。由此可見,核能的發展是相當迅速的。核能之所以能有如此迅速的發展,除能量巨大外,還有運輸方便、地區適應性強、儲量豐富等優點。1千克鈾=3000噸煤,而且其污染遠遠小於火電站。
天然鈾有兩種同位素:U238(佔99.3%)和U235(佔0.7%)。當中子能量很高時,U238隻有很少一部分裂變,低能中子不能使U238裂變,而是被大量吸收。因此U238不能產生連鎖反應。採用慢化劑使中子減速到熱中子以使大量U235裂變的反應堆稱熱中子反應堆,簡稱熱堆。我國自行設計建造的第一座核電站---秦山核電站已於1991年建成,發電功率30萬kW,1993年從法國引進的兩座90萬kW的核電站(建於廣東大亞灣)也開始運行。U238不能直接作為核燃料,中子能量減少時會被U238強烈吸收後變成U239,U239經過兩次β-衰變變成Pu239,而Pu239是裂變物質,可以做核燃料,這就是目前比較熱門的增值反應堆,顧名思義就是核燃料會越燒越多。我國是一個缺鈾國家,因此很有必要發展增值反應堆。U235裂變一次約產生2.5個中子,維持裂變反應只需要一個,其餘可讓U238吸收,可使核燃料增值。
快中子反應堆是用快中子來產生裂變,需要高濃縮的鈾,但可以使燃料增值,而且最重要的是,它可以使天然鈾的利用率從1%到2%提高到60%到70%,因此快堆被譽為「明天的核電站鍋爐」,即第二代反應堆。1989年11月,清華大學核能技術研究院設計建造了一座5MW低溫核供熱反應堆,是世界上第一座安全性能好的壓力殼式低溫核供熱堆,另一座20萬KW的低溫核供熱堆已由清華大學設計完成,並將在大慶油田興建。
1升水=300升汽油,這就是核聚變的威力,而且核聚變是一種綠色能源,幾乎沒有任何污染。若能找到一種可控核聚變裝置,可以說,能源將是取之不盡用之不竭的。目前世界各國都在核聚變方面有很多投入。
實現可控核聚變比較先進的方式目前有兩種:超導托卡馬克裝置和激光慣性約束。超導托卡馬克即用超導體產生強磁場,用來約束等離子體,使之不能與器壁碰撞。同時產生環形電流將等離子體加熱到1億度,並維持足夠長的時間,即可釋放出聚變能。激光慣性約束即將一個裝有氘、氚的靶丸用功率密度很高(10^14到10^16W/cm^2)的激光束或離子從四面八方照射靶丸,表面迅速氣化形成反沖力使靶丸中心物質被壓縮到很高的密度,同時產生很高的溫度,導致微型熱核爆炸,釋放聚變能。我國核物理學家王淦昌於1964年提出依靠激光實現慣性約束的思想,但當時激光器剛剛誕生,還沒有實用價值。經過多年努力,現已取得了重大進展。目前世界各國都在可控核聚變方面展開了激烈的競爭,我國也已將慣性約束引入863高科技項目中進行研究,相信聚變能走進我們的生活已為期不遠了。
將一頭大象放大一倍,結果會怎樣呢?我們來分析一下。假設密度不變,體積顯然變成了原來的三次方,因此體重變成了原來的三次方,但腿的截面積卻僅變成原來的平方,這樣,大象的腿就不能支撐身體的重量,被引力「壓扁了」。同樣,身體的其它部位由於無法適應這種變化,會導致大象無法正常生存。在這個例子里我們似乎看到,物體的尺度似乎並不簡單,將物體簡單的放大或縮小,它不會「適應新的環境」,或者說可能就會表現出一些未知的性質而不會遵從我們的日常經驗了。我們可以想像,將物體的尺度減小到幾個納米到幾百納米,也就是說組成物體的顆粒中包含數目不是很驚人的原子時,這時物體會有什麼新的性質呢?又會有什麼應用呢?了解它們對我們的生活又能產生什麼影響呢……
欲知後事如何,且看下回分解……

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