原子物理学三核能-仁济医院靓次伯纪念中学

1、仁濟醫院靚次伯紀念中學原子物理學 ( 三) 核能5.3核能核裂變原子核進行裂變反應時會釋出能量原子核鏈式反應核聚變兩個原子核進行聚反應時會釋出能量聚變反應是太陽能量的來源1仁濟醫院靚次伯紀念中學1. 核能 (nuclear energy)i) 簡單理論? 核能可透過核裂變和核聚變兩種方法由原子核釋放出來。? 核裂變是一個重原子核，分裂成為多個較輕的原子核的過程。? 核顥變是兩個或多個輕原子核，結合成一個較重的原子核的過程。ii) 核裂變 (nuclear fission)a) 一個鈾 235 原子 (U 235 ) 被慢中子轟擊時會分裂成兩個較小的原子和若干個快中子，這程過程稱為核裂變。b)

2、連鎖反應 (chain reaction)? 當一個鈾 235 原子被一個中子轟擊而分裂時，會發射幾個中子。? 這些中子會轟擊另外幾個鈾原子而使這幾個鈾原子裂變並發射更多的中子。? 這些中子又會轟擊更多其它的原子，如此推如下圖所示。這樣的過程稱為連鎖反應。2仁濟醫院靚次伯紀念中學c) 原子彈爆發? 要是一塊鈾的大小超過了某一臨界體積 ( 大約相當於一個網球小) ，將會發生不可控制的連鎖反應而在短時間內釋放出巨大的能量( 正如在原子彈爆發時的情形一樣 )。d) 核反應堆 (nuclear reactor)? 如果使核裂變中的能量緩地釋放出來，那麼人類便可利用它們。現在，人類能夠在核反應堆裏進行受

3、控核裂變。3仁濟醫院靚次伯紀念中學iii) 有關核能的辯論 (the nuclear debate)a) 贊成意見? 利用核能可以節約行將耗盡的礦物能源 ( 煤，石油，天然氣 )。這些礦物能源可以節約下來 ，供第三世界的人們利用 ，或完全不利用 (以減少溫室效應 )。? 核電站對環境造成污染比燃煤發電廠更小 ，也不會產生 C02 及 S0 2 而造成酸雨。? 核廢物的數量小，且可以封閉在厚玻璃容器內深埋儲存。? 核電廠發生意外的機會，比交通意外或墜機意外低。? 建築核電廠比傳統的發電廠成本高得多。但是，核電廠的燃料鈾的成本，則比傳統發電廠的燃料便宜。長遠來說，運作核電廠比傳統的發電廠較為經濟。

4、b) 反對意見? 自然界中的鈾也是有限的 。我們必須開拓如波動能及太陽能等可重複使用的能源。這些能源可以降低對環境的污染。? 拋棄核廢物是不負責的，核廢物將污染我們的後代的生活環境。而且，核廢物還有漏的可能性。? 由於人為的錯誤，切爾諾貝爾核電站爆炸。因此，意外一旦發生，後果不堪設想。4仁濟醫院靚次伯紀念中學iv) 核聚變 (nuclear fusion)? 核聚變的過程中，兩個或多個輕原子核結合成一個質量較大的原子核時，也會釋放出大量能量。? 例如，兩個氘 ( 重氫 )原子核結合成一個氦 3(He 3)原子核時，會釋放出大量能量，及放出一個中子。?12 H + 12H24He + 01n? 進行核聚變最困難之處，是要克服兩個均帶正電的核子之間的強大斥力，令兩輕核結合為一。兩核要抵抗強大斥力，須先具有很大的動能，其中一個使輕核獲得足夠動能的方法，是把它加熱至一億度的高溫。? 可是，盡管我們