什么是核能?

自从工业革命开始以来,对能源的需求加速了每年过去的一年。今天,这种能源需求的大部分都是满足的化石燃料。切尔诺贝利(Chernobyl)、福岛(Fukushima)和三里岛(Three Mile Island)发生的灾难性事件冲淡了人们对核能的热情。由于飞涨的成本和对环境的负面影响t煽动化石燃料在美国,专家们正夜以继日地工作,以减少对它们的过度依赖。而可再生能源来源如风能、太阳能和水力发电已被证明是理想的替代能源,它们仍远远不能满足人类的需求。另一方面,核能拥有大规模使用所需的所有技术。尽管如此,仍然有很大程度的恐惧和纠葛围绕核能

根据定义,核能源是在原子的核上保持的能量。可以使用两种反应来利用能量;裂变和融合。原子是分子中的小颗粒,构成固体,液体和气体。原子本身由已知作为中子,质子和电子的3个颗粒组成。原子由含有质子和中子的核心(核)组成。质子涉及正电荷,而电子含有负电荷。另一方面,中子没有电荷。将核心结合在一起的键包含大量的能量。当这些债券被打破时,核能被释放。 The process of breaking down these bonds to release energy is known as nuclear fission. The energy can be harvested to发电

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在核裂变的过程中,分裂原子。原子分裂释放了大量能量。全部核电站世界各地利用核裂变来生产能源,而且大多数核电站利用铀原子作为燃料来源。在核裂变过程中,一个中子与一个铀原子相撞,使其分裂。其结果是大量的能量以辐射和热的形式存在。当铀原子分裂时,大量的中子也被释放出来。释放出来的中子继续与其他铀原子碰撞,循环继续。这个过程被称为核链式反应。这个反应在反应器中受到高度控制核电站产生所需的热量。

核聚变是另一种释放核能的方式。在核聚变中,原子被同步或混合以获得更大的原子。这代表太阳和恒星的能量来源。尽管核聚变可以用来产生能量,但作为一种可行的热能和电力来源,它仍在进行研究。然而,它是否有可能成为理想的商业能源还不清楚。这是由于控制核聚变反应的挑战。

核能如何工作?

电力通过核能源以与燃煤,油或天然气相同的方式生产。当烧焦时,形成的热量产生蒸汽。然后蒸汽转动涡轮机。涡轮机转动产生电力的发电机。使用煤和使用铀作为燃料的植物之间的植物之间的差异是我们不会燃烧任何东西。实际上,这里将束放射性元素铀棒置于反应器中。

铀棒只不过是被包装成长而垂直的管状的小陶瓷小球。核裂变过程发生在反应堆内部,通过向单个原子发射中子而导致原子分裂。铀核分裂并以热的形式释放能量。释放的中子进一步分裂铀核。

正如我们所看到的那样,铀是核能生产中使用的燃料。铀被归类为一个不可再生能源尽管它是一种从世界各地的岩石中开采出来的著名金属。

  • 分裂原子

核能产生的整个过程始于原子的分裂。铀原子以陶瓷包覆小球的形式存在于反应堆的核心中。其结果是核内的连锁反应,导致原子分裂。铀自然是一种不稳定的元素。所以通过使它分裂,它就变成了一种稳定的元素。这个过程导致辐射和热的产生。

  • 自由漂浮中子的吸收

在核裂变过程中,中子被释放并自由地漂浮在核心内。自由浮动中子使用控制棒吸收。称为Baron的三价金属元素释放到冷却水中也有助于吸收这些自由浮中子。这有助于控制辐射并保持反应器安全和冷却。

  • 加热过程

裂变过程中产生的辐射和热量开始加热水。水基本上是围绕反应器的冷却剂。周围的水执行2个功能;它可以防止反应器过热并运输蒸汽和热量以用于旋转涡轮机。

  • 水和管道

作为冷却剂的水不断地在反应堆周围流动。安装了两根不同的管道来输送水进出加压室。第一根管(主管)负责向水箱供应淡水和冷水。第二根管道(第二根管道)输送热水和蒸汽,使涡轮机旋转。当二次管道将水从容器中输送出来的时候(这减少了水的沸腾),加热后的水就会沸腾并蒸发成蒸汽,使涡轮机旋转。这两组管道是这样设计的,它们不能相互接触。这是为了确保腔室的温度保持平衡,并调节反应器产生的热量和蒸汽。

核能的用途

大多数人认为核能仅用于破坏性目的。但它有更多的积极用途,而不是消极的方式。

  1. 发电

核能的生产与其他发电厂有很多相似之处。不同的是,核能被用于生产蒸汽,蒸汽被引导旋转涡轮,触发发电机产生电力。

  1. 应用于农业

核能技术的进步有助于生产抗病虫害种子。这导致了作物产量的提高。很长一段时间以来,核辐射有助于水果和蔬菜等食物的保存。核技术也帮助科学家分析土壤类型,这些信息有助于增加土壤质量

  1. 核医学测试

核技术特别用于同位素扫描(放射性同位素扫描)。放射性同位素扫描利用少量放射性来在特殊相机上生成图片。通常通过手或臂注入患者的静脉来施用放射性剂量。

此外,核辐射也被用于治疗癌症,这个过程被称为放射治疗。受影响的细胞被辐射杀死。

  1. 原子弹制造

过去的几年见证了核弹的扩散。这些炸弹能够通过裂变产生冲击波、辐射和热量来摧毁整个城市。然而,原子弹只在战争中使用过两次;广岛和长崎爆炸造成数千人死亡,财产和基础设施遭到大规模破坏。

  1. 水资源识别

水对生活至关重要,但在全球大部分地区,供应或稀缺淡水。同位素水文学技术帮助科学家精确地跟踪和测量地下水资源的程度。这些创新技术为有效管理和保护现有的供水以及检测新的和新的水源提供了重要的分析工具可再生水源。这些工具还提供了围绕地产,年龄和地下水分配的问题的重要答案。另外,它们有助于确定表面和地面水之间的互连。结果允许有线规划和有效的水资源管理。

尽管核能占全球产生的15%的电力,但它具有许多优势,包括清洁能源,高量,高储量,可靠性,低运营成本,低浪费和更便宜的替代品。核能厂的初始成本可能非常高,可能需要数年时间才能完成,但是人口未来几十年都将有可靠廉价的电力供应。

引用:ucsusa.org
图片来源:pixabay
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