什么是核能?核能的利用原理及特点有哪些?

时间:2021年12月07日 15:18:27 点击次数:5755来源:原创

核电站利用核燃料的核裂变反应所释放的核能来发电。核能发电的优点是,核能发电不像化石燃料发电那样向大气排放大量的污染物,所以核能发电不会造成空气污染。今天我们讲下什么是核能?核能的利用原理及特点有哪些?

什么是核能

一、什么是核能

核能即原子能,它是原子结构发生变化而释放的能量。通常的化学反应,仅涉及原子与原子之间相互结合关系的变化,而原子核不发生变化。在原子核反应中,原子核的组成部分(中子和质子)的相互关系发生变化。由于这些粒子之间结合的紧密程度,远远大于原子间结合的紧密程度,因此核反应中的能量变化比化学反应大几百万倍。

核能可通过三种核反应之一释放:

1、核裂变,较重的原子核分裂释放结核能;
2、核聚变,较轻的原子核聚合在一起释放结核能;
3、核衰变,原子核自发衰变过程中释放能量。

核能(或称原子能)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。

二、核能的利用原理

核能分两大类,一个是聚变,另一个是裂变。

1、核聚变:是利用比较轻的原子,比如将氢或他的同位元素融合成氦,这个过程中,由于E=MCC定律的规定,他质量不守衡,而损失的质量则以能量的形式释放出来,这也是人类到目前为止所知道能够释放最大能量的一种反映。目前可控核聚变还在不断研究中,而不可控核聚变就是氢弹。

2、核裂变:就是利用比较重的原子,比如铀或他的同位元素,分解为比较氢的物质,这个过程中也是损失了质量,所以以能量的形式释放出来,但他重元素的反映,会导致释放一些不可利用的能量,同时他释放的能量也没有核聚变多,核裂变事实上就是损耗掉当年某个恒星聚变反映后剩余的物质,把他们变回轻元素,而且这些重元素也比较难找到。但现在这个却是最容易实现的,他不需要高温高压,所以人类已经实现可控核裂变,就是目前的核电站了,而他的不可控产品就是原子弹。

至于如何取得核能,聚变的物质比较容易找,氢以及他的同位元素即可,裂变的话需要提纯铀以及他的同为元素并且让他们接近超临界态才回开始反映。

三、核能的特点

核电具有经济性、高效性和安全性的特点,具体如下:

1、核电是一种安全能源,发生事故的可能性很小。与其他电力生产行业相比,核电的安全性是可靠的。在核电站中,核裂变反应根据人们的要求以可控的速度进行,相应的裂变能量按需释放。核电站的核燃料是低浓度的铀-235,通常在反应堆中燃烧三年或更长的时间。它不可能引起核爆炸,就像酒精度低的啤酒不能被点燃一样。

2、核电是一种高效的能源,资源消耗较少。核电站比相同功率的火电厂消耗的核燃料少得多。例如,一个百万千瓦的火力发电厂每年要消耗约300万吨原煤,而相同功率的核电站每年只需要补充约30吨核燃料,仅为前者的1/100000。

3、核电是一种清洁能源,对环境影响很小。目前的环境污染问题大多是由化石燃料的使用造成的。化石燃料的燃烧会排放出大量的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和粉尘,导致全球气温升高,酸雨频降,臭氧层遭到破坏,对人类和环境造成了极大的威胁和破坏,核电站不会造成这种环境污染。

以上是关于什么是核能的解答,还有核能的利用原理及特点介绍。核能作为一种安全、可靠、清洁、经济的能源,已经成为一些发达国家的首选,也是中国能源发展的趋势。

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