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核裂变(资料可跳过)

相比核裂ฐ变,核聚变几乎不会带来放射性污染等环境问题,而且其原料é可直接取自海水中的氘,来源几乎ๆ取之ใ不尽,是理想的能ม源方式。

当前๩,国外指挥通信系统防电磁脉冲的具体方法主要有:选取最佳元器件;使用不易受电磁脉ำ冲影响的元件,如电å子管等;在连接器上安装滤波器;使用外部防护元器件保护预先包装ณ的电å路如集成电路;使用引线防护装置;使用分离滤波器,将耦合频๗率限制ๆ在很窄的频带内;采用自动增益控制ๆ与增益限制ๆ技术;使用特种滤波器;使用电å路隔离技术隔离电å瞬变现象;屏蔽和接地;重新设计分系统;探测由á于电å磁脉ำ冲干扰而出现的数据错误,并拒绝这些数据。

核武器的出现,是2๐0世纪40่年代前后科学技术重大发展的结果。1939年初,德国化学家o哈恩和物理化学家f斯ั特拉斯曼发表了铀原子核裂变现象的论文。几个ฐ星期内,ไ许多国家的科学家验证了这一发现,ไ并进一步提出有可能创造这种裂变反应自持进行的条件,从而开辟了利ำ用这一新能源为人类创造财富的广阔前๩景。但是,同历史上许多科学技术新า发现一样,核能ม的开发也被首先用于军事目的,即制造威力巨大的原子弹,其进程受到เ当时社会与政治条件的影响和制ๆ约。从1้93๑9年起,由á于法西斯德国扩大侵略战争,欧洲许多国家开展科研工ื作日益困难。同年9๗月初ม,丹ล麦物理学家nhd玻尔和他的合作者ja惠勒从理论上阐述了核裂变反应过程,并指出能引起这一反应的最好元素า是同位素า铀2๐35๓。正当这一有指导意义แ的研究成果发表时,英、法两国向德国宣战。1940่年夏,德军占领ๆ法国。法国物理学家j-f约里奥-居里领ๆ导的一部ຖ分科学家被迫移居国外。英国曾制订计划ฐ进行这一领ๆ域的研究,但由á于战争影响,人力物力短缺,后来也๣只能ม采取与美国合作的办法,派出以物理学家j查德威แ克为ฦ首的科学家小组,赴美国参加由理论物理学家jr奥本海ร默领导的原子弹研制ๆ工作。

据历史记载,1้8๖1้5๓年4月,印尼的一座火山爆发,喷出数以万吨计的火山灰,升入高空,悬浮ด于空气之中弥月不散,结果使世界ศ上许多地方แ出现异常的冬天,美国的纽约州ะ竟下了一场六月雪。据科学家考证,大约在六七十万年以前๩,一颗๣小行星突然撞击地球爆炸,顿时地球上山崩地裂ฐ,火焰冲天,烟尘升向高空,遮天蔽日,久而不散,地球处于一片昏暗之ใ中。由á于大量烟尘持久地遮挡阳光,使地球气温陡然下降,进入了一个漫长而寒冷的冬天,茂密的植被大部枯死,恐龙等生物和动物遭到เ灭顶ะ之灾。

裂ฐ变释放能量是因为ฦ原子核中ณ质量-能ม量的储存方式以铁ກ及相关元素见核合成的核的形态最为ฦ有效。从最重的元素一直到เ铁,能ม量储存效率基本上是连续变化的,所以,重核能ม够分裂ฐ为ฦ较轻核到铁为止的任何过程在能ม量关系上都是有利ำ的。如果较重元素的核能够分裂ฐ并形成较轻的核,就会有能ม量释放出来。然而,很多这类重元素า的核一旦ຆ在恒星内部形成,即使在形成时要求输入能ม量取自超新า星爆发,它们却是很稳定的。不稳定的重核,比如铀-23๑5๓的核,可以自发裂变。快速运动的中ณ子撞击不稳定核时,也能触发裂变。由á于裂ฐ变本身释放分裂的核内中子,所以如果将足够数量的放射性物质如铀຀-2๐35๓堆在一起,那么一个核的自发裂ฐ变将触发近旁้两个ฐ或更多核的裂ฐ变,其中每一个至少又触发另外两ä个ฐ核的裂变,依此类推而发生所谓的链式反应。这就是称之为ฦ原子弹实际上是核弹和用于发电å的核反应堆通过受控的缓慢方式的能ม量释放过程。对于核弹,链式反应是失控的爆炸,因为ฦ每个核的裂变引起另外好几个ฐ核的裂ฐ变。对于核反应堆,反应进行的速率用插入铀຀或其他放射性物质堆的可吸收部分中子的物质来控制,使得平均起来每个ฐ核的裂ฐ变正好引发另外一个ฐ核的裂变。

核裂ฐ变所释放的高能ม量中ณ子移动速度极高快中子,因此必须通过减速,以增加其撞击原子的机会,同时引发更多核裂ฐ变。一般商用核反应堆多使用慢化剂๘将高能ม量中ณ子速度减慢,变成低能量的中子热中子。商营核反应堆普遍采用普通水、石墨和较昂贵的重水作为ฦ慢化剂๘。

核裂变是一个原子核分裂成几个原子核的变化。只有一些质量非常大的原子核像铀、钍等才能发生核裂ฐ变。这些原子的原子核在吸收一个中子以后会分裂成两ä个ฐ或更多个ฐ质量较小的原子核,同时放出二个到เ三个ฐ中ณ子和很大的能量,又能ม使别的原子核接着发生核裂变……,使过程持续进行下去,这种过程称作链式反应。原子核在发生核裂ฐ变时,释放出巨大的能量称为原子核能ม,俗称原子能。1克铀຀2๐35完全发生核裂ฐ变后放出的能ม量相当于燃烧25๓吨煤ศ所产生的能量。比原子弹威แ力更大的核武器是氢弹,就是利用核聚变来发挥作用的。核聚变的过程与核裂ฐ变相反,是几个原子核聚合成一个ฐ原子核的过程。只有较轻的原子核才能发生核聚变,比如氢的同位素氘、氚等。核聚变也会放出巨เ大的能量,而且比核裂ฐ变放出的能ม量更大。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。

核裂变是怎样发现的?

莉泽·迈特纳lisemeitner和奥多·哈恩ottohahn同为ฦ德国柏林威แ廉皇帝ຓ研究所kaທiserwilhelminstitute的研究员。作为放射性元素研究的一部ຖ分,迈特纳和哈恩曾经奋斗ç多年创造比铀重的原子超铀຀原子。用游离质子轰击铀຀原子,一些质子会撞击到เ铀原子核,并粘在上面,从而产生比铀重的元素。这一点看起来显而易见,却一直没能ม成功。

他们用其他重金属测试了自己้的方แ法,每次的反应都不出所料é,一切都按莉泽的物理方程式所描述的发生了。可是一到铀຀,这种人们所知的最重的元素า,就行不通了。整个ฐ20่世纪3๑0่年代,没人能ม解释为ฦ什么用铀做的实验总是失败。

从物理学上讲,比铀重的原子不可能存在是没有道理的。但是,10่0多次的试验,没有一次成功。显然,实验过程中ณ发生了他们没有意识到的事情。他们需要新า的实验来说明游离的质子轰击铀原子核时究竟发生了什么เ。

最后,奥多想到เ了一个办法:用非放射性的钡作标记,不断地探测和测量放射性的镭的存在。如果铀຀衰变为ฦ镭,钡就会探测到เ。

他们先进行前期实验。确定在铀存在地条件下钡้对放射性镭地反应。还重新า测量了镭地确切衰变速度和衰变模式。这花了他们三个ฐ月地时间。

没等他们进行实质性地实验。莉泽就不得不逃往瑞典。躲避上台地希特勒纳粹党。奥多只得独自进行他们地伟大地实验。

哈恩完成实验两周后。莉泽就收到了一份长长地报告。其中记述了他实验地失败。哈恩用集束粒子流轰击铀。却连镭也没得到。只探测到เ了更多地钡——钡้远远多出了实验开始时地量。他感到เ迷惑不解。请求莉泽帮他解释这究竟是怎么回事。

一周后。莉泽穿着雪鞋在初ม冬地雪地里散步。这是一个画面从她心中ณ一闪而过:原子将自身撕裂ฐ开来。这个ฐ画ฑ面来得那ว么生动、惊人和强烈。她几乎从想象中就能ม感到เ原子核地跳动。能ม听到原子撕裂时发出地咝咝声。

她立即认识到自己已๐经找到了答案:质子地增加使铀原子核变得很不稳定。从而发生分裂。他们又做了一个ฐ实验。证明当游离地质子轰击放射性铀时。每个铀຀原子都分裂成了两ä部分。生成了钡和氪。这个ฐ过程还释放出巨เ大地能ม量。

就这样迈特纳发现了核裂变地过程。

将近4年之后,1้94๒2年12月2๐日຅下午2时20分,恩里克·费米扳动开关,几百个吸收中ณ子的镉控制ๆ棒冲出石墨块和数吨氧化铀小球垒成的反应堆。费米在芝加哥大学斯塔格足球场的西看台下的地下网球场内堆放了4๒2万个石墨块。这是世界上第一个核反应堆——是迈特纳发现的产物。1945年,原子弹的发明是她的核裂ฐ变发现的第二次应用。

我们应谨慎利ำ用核裂ฐ变!