主題:核技術
核技術主題
核技術是涉及原子核核反應的技術。 其中值得注意的核技術包括核反應爐,核醫學和核武器。 除此之外,它還用於煙霧探測器和槍枝瞄準具等等其他應用。
核能是利用釋放核能產生熱量的核反應,然後最常用於蒸汽輪機以在核電廠中發電。 作為核技術,核能可以從核分裂,放射性衰變,和核融合反應中獲得。
目前,核電的絕大部分電力來自鈾和鈽的核分裂。 核衰變過程用於小眾應用,例如放射性同位素熱電機(RTG)。 聚變能發電仍然是國際研究的焦點。 本文主要討論用於核分裂發電。
2017年,民用核電供電量為2,488太瓦時(TWh),相當於全球總發電量的10%左右。 截至2018年4月,全世界有449個民用核分裂反應爐,總電力為394吉瓦(GW)。 截至2018年,58座核電站反應爐正在建設,154座反應爐計劃建造,總裝機容量分別為63 GW和157 GW。 截至2019年1月,共提議337個反應爐。 大多數正在建造的反應爐是亞洲的第三代反應爐。
特色條目
兩個較輕的核在融合過程中產生質量虧損而釋放出巨大的能量,兩個輕核在發生聚變時因它們都帶正電荷而彼此排斥,然而兩個能量足夠高的核迎面相遇,它們就能相當緊密地聚集在一起,以致核力能夠克服庫侖斥力而發生核反應,這個反應叫做核融合。
舉個例子:兩個質量小的原子,比方說氘和氚,在一定條件下(如超高溫和高壓),會發生原子核互相聚合作用,生成中子和氦-4,並伴隨著巨大的能量釋放。
原子核中蘊藏巨大的能量。根據質能方程E=mc²,原子核之淨質量變化(反應物與生成物之質量差)造成能量的釋放。如果是由重的原子核變化為輕的原子核,稱為核分裂,如原子彈爆炸;如果是由較輕的原子核變化為較重的原子核,稱為核融合。一般來說,這種核反應會終止於鐵,因為其原子核最為穩定。
在20世紀50年代,發展用於民用目的的受控熱核融合開始被認真地研究,並一直持續到今天。在經過60年從以前的實驗中做出設計改進之後,兩個項目,國家點火裝置(National Ignition Facility)和國際熱核融合實驗反應爐(ITER)達到盈虧平衡點,也就是在這個過程中產生儘可能多的能量達到需要點燃的反應的能量。
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砂岩行動(英語:Operation Sandstone)是美國在1948年舉行的一系列核試驗,此次核試驗是美國繼三位一體行動和十字路口行動後的第三次核試驗。與十字路口行動相同的是該試驗亦在太平洋試驗場進行,而與之不同的是這次試驗是由美國原子能委員會負責的,軍隊只起到輔助作用。實驗目的也有所不同,這次試驗主要為測試原子彈的新設計,而非測試原子彈的效果。砂岩行動共在1948年4月到5月間進行了三次核試驗,10,366名人員參與了核試,其中9,890人為軍人。
砂岩行動成功測試了新的原子彈爆心,隨後取代了舊有的核彈設計。在砂岩行動的第三次試驗前舊爆心結構就已停止生產,所有的資源開始集中在新型Mk 4原子彈的生產上,該原子彈是第一種大量生產的核武器。砂岩行動帶來的收穫是美國有效地利用了裂變材料,使美國的核武器儲量從1948年6月的56枚上升至1949年6月的169枚。
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