能源科普:核能是如何产生的?

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核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 。核反应有两种类型:核裂变和核聚变。核裂变是较重的原子核分裂成两个或多个较轻的原子核时释放出结合能的过程 。例如,铀-235原子核在吸收一个中子后会分裂成钡-141和氪-92,并放出三个中子和大量的热能。这些中子可以继续引发其他铀-235原子核的裂变,形成一个连锁反应。在一些特殊设计的装置中,如核反应堆或原子弹,可以控制或增强这种连锁反应,从而利用其产生的热能或爆炸力。

核聚变是两个或多个较轻的原子核结合成一个较重的原子核时释放出结合能的过程 。例如,太阳内部连续进行着氢聚变成氦过程,它的光和热就是由核聚变产生的 。这个过程相当于把一桌子的汉堡全部吃进肚子里,把所有能量都集中在自己的身体里,而在这个过程中,也会释放出大量的能量。实现人工控制的核聚变有两种方法:一种是使用托卡马克装置实现,通过约束电磁波驱动,创造氘、氚实现聚变的环境和超高温;另一种则是通过高能激光来实现。总之,无论是通过裂变还是聚变方式产生了大量热能后,在发电厂内部都需要将其转化为机械动力再转化为电力输出到外部电网上供人们使用。

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