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[科普知識]核能及其機理
關鍵詞： 原子核 核能 輕核聚變 同位素構成 氘化鋰 氫核 同位素 核電站 機理 恒星內部
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國家能源局網站介紹了核能及其機理。
1. 原子的組成
原子是由質子、中子和電子組成的。世界上一切物質都是由原子構成的，任何原子都是由帶正電的原子核和繞原子核旋轉的帶負電的電子構成的。一個鈾-235原子有92個電子，其原子核由92個質子和143個中子組成。50萬個原子排列起來相當一根頭發的直徑。如果把原子比作一個巨大的宮殿，其原子核的大小只是一顆黃豆,而電子相當于一根大頭針的針尖。一座100萬千瓦的火電廠，每年要燒掉約330萬噸煤，要用許多列火車來運輸。而同樣容量的核電站一年只用30噸燃料。
2. 原子核的結構
原子核一般是由質子和中子構成的，最簡單的氫原子核只有一個質子，原子核中的質子數（即原子序數）決定了這個原子屬于何種元素，質子數和中子數之和稱該原子的質量數。
3. 同位素
質子數Ｐ相同而中子數Ｎ不同的一些原子，或者說原子序數Ｚ相同而原子質量數不同的一些原子，它們在化學元素周期表上占據同一個位置，稱為同位素。所以，“同位素”一詞用來確指某個元素的各種原子，它們具有相同的化學性質。同位素按其質量不同通常分為重同位素(如鈾-238、鈾-235、鈾-234和鈾-233）和輕同位素（如氫的同位素有氘、氚）。
4. 核能
在50多年前，科學家發現鈾-235原子核在吸收一個中子以后能分裂，同時放出2—3個中子和大量的能量，放出的能量比化學反應中釋放出的能量大得多，這就是核裂變能，也就是我們所說的核能。
原子彈就是利用原子核裂變放出的能量起殺傷破壞作用，而核電反應堆也是利用這一原理獲取能量，所不同的是，它是可以控制的。
5. 輕核聚變
兩個較輕的原子核聚合成一個較重的原子核，同時放出巨大的能量，這種反應叫輕核聚變反應。它是取得核能的重要途徑之一。在太陽等恒星內部，因壓力、溫度極高，輕核才有足夠的動能去克服靜電斥力而發生持續的聚變。自持的核聚變反應必須在極高的壓力和溫度下進行，故稱為“熱核聚變反應”。
氫彈是利用氘氚原子核的聚變反應瞬間釋放巨大能量起殺傷破壞作用，正在研究受控熱核聚變反應裝置也是應用這一基本原理，它與氫彈的最大不同是，其釋放能量是可以被控制的。