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科学与技术第二章

内容讲解(详解)

VCD3

2:

09~3:

18

一、溯源

1、开端

人类很早就开始了对物质世界的探索,公元前古希腊哲学家德谟克利特认为,一切物

质是由一种不可分割的微粒所构成的,这种微粒称之为原子,这是最早的原子论。

由于当时的生产力发展水平、和人对自然的认知水平的限制,早期的原子论、带有强烈的猜测和思辨色彩。

近代的原子论是随着化学的发展建立起来的。

化学家认为原子是极微小的粒子,是物质结构不可分割的最基本单元。

原子学说真正从实验方面得到证实,并且成为一门研究物质结构的科学,则是起源于19世纪末、20世纪初物理学家的发现。

3:

20~6:

19

2、三大发现的启示

在19世纪末、20世纪初的近十年中,物理学研究发生了一系列震撼性的事件,许多

重要发现接锺而至,导致了对物质结构研究的革命性的发展。

1895年,德国物理学家伦琴,意外地发现了一种神秘的射线。

由于不知其名,所以伦琴将它命名为X射线。

同时,还公布了他的妻子的、手指骨的X射线照片。

这在全世界引起了轰动。

伦琴也因之成为世界上第一个获得诺贝尔物理奖的人。

1896年,法国科学家贝克勒尔,偶尔发现、铀盐未被阴极射线照射时、也会发出穿透能力很强的射线,这就是铀的放射性。

随后,居里夫人又证实了钍元素也具有放射性。

“放射性”这个词,正是由居里夫人所提出的。

1903年,居里夫妇与贝克勒尔一起,共享了诺贝尔物理学奖。

1897年,英国物理学家J.J.汤姆逊,成功地测定了组成阴极射线的粒子的电荷与质量之比,即电子的荷质比,从而在实验上发现了电子。

如果说,X射线的发现,是自然界发出的一个信息,它告诉人们,原子内部有着复杂的结构;那么放射现象的发现,则使人们意识到原子是可变的;而电子的发现,打破了原子不可分的观念,标志着人们终于打开了原子世界的大门。

X射线、天然放射性和电子,这三大发现,极大地震撼了人们的心灵,使人们对原子的实体性不再有怀疑,更为重要的是,它使人们认识到原子不再是物质结构中不可分割的最基本单元,原子是由更深层次的物质所构成的。

而且,原子内部在发生变化,构成原子的深层次物质有其自身的运动规律。

从此,人们开始了对微观世界的不懈探索。

6:

20~6:

45

二、原子的结构

19世纪的三大发现,揭开了研究微观世界的序幕,把人们的视线引入了10

米范围

的微观世界。

人们开始思索,原子是由什么组成的?

它的结构又是怎样的呢?

6:

46~8:

16

1、原子的“葡萄干蛋糕模型”

在J.J.汤姆逊发现电子以后,人们马上想到电中性的原子,很可能是由电子和带正电荷的部分所组成的。

关键的问题是,正负电荷在原子中是如何分布的?

在各种模型中,汤姆逊本人在1903-1904年间、所提出的一种模型最为引人注目。

他假定:

原子的正电荷是均匀分布在整个原子球体内,而电子是一个个镶嵌在其中。

这个模型有些像一块蛋糕上撒布了一些葡萄干,所以,后来的人们就把这模型戏称为“葡萄干蛋糕模型。

”在模型提出的最初几年,对于这一模型,既没有支持它的证据,也没有反对它的证据,原因是当时尚无研究原子内部结构的实验手段。

这种情况一直持续到卢瑟福进行了α射线轰击原子的散射实验以后,才开始改变。

8:

17~11:

56

2、原子的“有核模型”

英国物理学家卢瑟福,是J.J.汤姆逊的研究生。

在放射性现象发现不久,还是研究生

身份的他,积极投入了其中的研究工作。

他发现放射性元素所放出的射线中,其中一种是α射线,并利用特征光谱线、证实了α射线就是带两个正电荷的氦离子,即α粒子。

接着,他利用镭源所放出的α粒子为炮弹去轰击各种原子,测量出射α粒子的偏转情况,研究α粒子与物质的相互作用。

1908年,卢瑟福荣获了诺贝尔化学奖。

1909年,新的奇迹出现了,他的学生在用α粒子轰击金箔的实验时,从大量的观察记录中发现,α粒子居然约有八千分之一的几率反射回来,这是一个令人惊讶的结果,就好象“将一支枪对着一张纸开火,一颗子弹却弹了回来”一样,此结果与汤姆逊模型是完全矛盾的。

但是,卢瑟福充分尊重实验事实,抓住了与原子结构直接有关的信息,经过严谨的理论推导,于1911年,提出了原子的“有核结构模型”。

他认为,所有的正电荷和原子质量都集中在原子中心的一个非常小的体积内,这就是“原子核”,其半径在10

~10

米范围内。

原子中的电子是在核周围、绕核运动,运动半径约为10

米范围内,带正电的核、和带负电的电子之间的静电引力,把整个原子结合在一起。

原子的“有核结构模型”也合理地解释了“α粒子散射实验”,由于α粒子的质量约是电子的八千倍,所以,α粒子在与电子作用时,几乎不会改变方向;而与原子中心的原子核发生散射时,将受到原子核的库仑力的排斥,有可能发生大角度散射。

理论计算表明,确实α粒子可以有非常小的几率被发射回来,与实验事实相符。

原子核的发现意义深远,它使人们对原子结构有了正确的认知,为原子核物理的发展奠定了基础;是人们探索微观世界的道路上的一块里程碑。

12:

38~16:

06

3、对于原子有核模型的修正

卢瑟福原子有核模型取得了成功,但是也存在着严重缺陷,主要问题在于电子在原子

内部是如何运动的。

1913年,卢瑟福的学生、年仅28岁的丹麦物理学家玻尔,在普朗克-爱因斯坦解决黑体辐射问题时提出的光量子理论的启发下,用能量量子化的概念对原子有核模型进行了修正。

他提出:

(1)电子环绕原子核运动,只能在一些可能的分立的轨道上,每一轨道对应于一个确定的能量;

(2)当电子从较高能量的轨道跃迁到一较低轨道时,它释放能量,放出光子,后人称这个理论为玻尔旧量子论。

1922年,玻尔荣获诺贝尔物理学奖。

与卢瑟福原子模型一样,玻尔模型在成功的同时,同样存在着难以克服的矛盾。

1924年,法国的物理学家德布洛意,从光具有波和粒子两象性,推想到物质粒子也会有波动和粒子两种性质,从而提出了物质波的概念。

利用德布洛意的物质波概念,可以很自然地认为,由于电子的波粒二象性,导致了在原子中的电子根本不是作经典的轨道运动,而是以一定的几率出现在原子空间的不同地方,于是原子模型更臻完善了。

德布洛意获得1929年诺贝尔物理学奖。

玻尔的旧量子论、德布洛意的实物粒子波粒二象性的思想,不仅对原子模型的建立做出了贡献,而且在探索微观世界运动规律的理论上迈开了革命性的一步。

在此基础上,经过许多物理学家的努力,诞生了量子力学,它使我们能够正确描述微观世界的运动规律,为我们进一步深入微观世界的研究提供了有力工具。

至今为止,量子力学已为人类作出了巨大贡献,如半导体、晶体管、集成电路以至于超大规模集成电路、激光、核能利用等技术的发明和发展都离不开量子力学,而且直至今日在自然界尚未发现与量子力学相违背的现象。

19:

33~20:

06

三、原子核的结构

原子是由一个尺度非常小的原子核和核外的绕核旋转的电子组成的。

在明确了原子的结构之后,物理学家的视线开始转向原子核的结构研究,人类对物质世界的认知一下子从原子的尺度10

米深入到原子核的尺度10

米中去了。

20:

16~25:

36

1、原子核构造之谜

卢瑟福提出了原子核的概念后,就利用α粒子散射现象来测定原子核的电荷。

他在这一系列的散射实验中得到了一项重要成就,发现元素周期表中的化学元素,不应按原子的质量来排列,而是应该按原子核所带的电荷量的大小来排列。

最简单的原子―氢原子序数是1,即氢原子核只具有单位电荷,与电子的电量相等。

借用“原始”(prot)之义,称它为质子(proton),中文译文“质子”是取“携带质量的粒子”之义,其他原子核的电量大约是质子电量的整数倍。

这样,元素周期表中的化学元素就顺序排列下来。

对原子核性质的研究凝结了许多原子核物理学者的工作,直至上世纪40年代人们已有了以下认识:

(1)所有原子核都带正电荷,电荷量的大小均是质子(亦即氢原子核)电荷的整倍数。

(2)所有原子核的质量均差不多是质子质量的近似的整倍数,但是这一近似的整倍数却不等于电荷的整倍数。

由于原子核的质量近似于质子质量的整倍数,因此导致对原子核结构的一种猜测,就是质子是构成原子核的基本成分。

用这个概念解释氢原子核是顺理成章的事,但是困难马上就出现了,氦原子有两个电子,由于原子是电中性的,对应地原子核内应有两个质子,那么氦原子核的质量数应为2,事实上氦原子核比氢原子核重四倍,质量数为4,如果认为氦原子核是四个质子所构成,那又怎样抵销那两个多余的正电荷呢?

另一种设想是原子核是由质子和电子这两种“基本”粒子组成的,这也很自然,因为当时他们手头上也只有质子和电子。

这样就可以解释氦的原子核可能还有两个电子能抵销两个正电荷,氦原子核是由四个质子与两个电子所构成的,似乎也可以讲得通,但是对于更重的原子核矛盾就尖锐到无法解释的地步了。

铀原子核有92个正电荷,按原子核由质子和电子所构成的观点来看,则铀原子核应由184个质子和92个电子所构成,铀原子核的质量数应为184。

但是,实验定出的铀原子核质量数为184的1.3倍。

显然92个电子是无法补上这30%的差额的,因为电子质量只是质子质量的万分之五。

元素同位素的发现使问题更加复杂化。

同位素是指原子的化学性质相同而质量不同,但处在元素周期表内同一位置上的一组元素。

氦元素有两种同位素,即两种质量不同的原子核,质量数分别为3和4。

铀原子核有质量数分别为235与238的两种同位素。

研究表明,差不多所有的元素都有同位素,这是一种普遍存在的事物。

最简单的氢原子核也有质量数分别为1、2、3的三种同位素,后两者分别称为氘和氚。

这就把原子核是由质子与电子构成的设想推上了绝路。

25:

56~28:

48

2、中子的发现

但是,质子绝对不是构成原子核唯一的基本成分。

为了探索原子核组成的秘密,1920年,卢瑟福提出了一个创新的科学思想,他认为,在原子核中,除了质子外,还存在一种质量与质子相近的中性粒子。

正是受卢瑟福这个思想的影响,寻找原子核内的中性粒子成为当时许多核物理学家一直在追求的科学目标。

中子的发现颇具戏剧性。

1930年,德国物理学家玻特和他的学生利用α射线轰击铍元素,发现产生了一种穿透力极强的射线。

消息传到法国,居里夫人的女儿伊雷娜.居里和她丈夫约里奥.居里对这种射线进行了研究。

他们将这种射线射到石蜡上,测到了有反冲质子从石蜡中放出。

但是,他们都没有能够抛弃传统的旧观点,而断言这种射线正是大家所知的γ射线。

而正在剑桥工作的英国物理学家查德威克,看到居里夫妇的研究报告后,立即把铍射线与他的老师卢瑟福在1920年提出的思想联系起来,意识到这可能就是他们寻找已久的新中性粒子。

查德威克首先验证了这种新射线在磁场中不会偏转,因此判断它是不带电的中性粒子。

然后,测定这种粒子的速度不到光速的十分之一,从而排除了它是某种γ射线的可能性。

接着,查德威克又通过巧妙的散射碰撞实验,确定这种新粒子的质量与质子差不多。

这样一来,查德威克获得了足够的实验证据,宣布发现一种新的中性粒子――中子,查德威克荣获了1935年度的诺贝尔物理奖。

28:

42~29:

30

3、关于科学探究

发现中子的历史,是近代科学史上一个典型事例,通过这个例子我们可以看到创新的学术思想和精妙的实验构思是怎样相辅相成的:

1920年,卢瑟福关于原子核内存在电中性粒子的设想

1930年,玻特等人发现穿透力很强的铍射线

1931年,约里奥.居里夫妇发现铍射线会从石蜡中打出质子

1932年,查德威克发现中子

29:

32~34:

03

4、原子核的结构

人们发现中子后,对于原子核的研究、有了迅猛的发展。

人们提出了新的原子核模型。

原子核可以看作是由质子和中子组成的。

质子和中子除了所带电荷不同外,其他各方面都很相像,因此,物理学家、把它们统称为核子。

按照这一模型,原子核是由Z个质子、和N个中子组成,原子核的质量数就等于A=Z

+N,也就是说,原子核由A个“核子”所组成,A,又称为原子核的核子数。

对于任何一种原子核,就简称为

元素。

例如,氢元素,记为

H,表示氢原子核的核子数为1,质子数为1,也就是原子核中只有一个质子,原子的序数也就是1;氦元素,记为

He,表示氦原子核内,中子数为2、质子数为2,原子的序数也就是4。

这是氦原子模型示意图。

原子核内具有两个质子、两个中子,原子核的半径在10-14~10-13m范围内。

原子的半径约0。

1nm,也就是10-10m左右。

两个电子环绕原子核运动。

原子核非常之小,原子核的半径只是原子半径的万分之一,但是,却集中了原子质量的99。

97%;居住在原子核内的中子和质子,一个紧挨一个把原子核挤得满满的。

质子和中子都是原子核的成员,只是一个带正电荷,一个不带电荷,人们把它们统称为核子的意思是,它们都是组成原子核的粒子。

34:

04~36:

09

5、核力

原子核中,有许多带正电的质子集聚在一起,它们之间具有强大的电磁斥力,虽然它们之间也具有万有引力,但是,由于电磁力比万有引力强许多倍,它们之间的库仑排斥力,会使得、除氢原子核以外的、所有原子核、顷刻间分崩离析。

事实上,我们知道原子核是非常稳定的,要破碎它门非常困难。

这就意味着在原子核的内部、一定还有一种比电磁力更强的力。

这就是核子与核子之间的相互作用力,称作核力。

它是自然界除了电磁力和万有引力之外的第三种相互作用,具有以下特点:

(1)核力是一种强相互作用,尽管它是宇宙中最强的相互作用,却是最晚被发现的两种相互作用中的一种。

核力的作用是保持原子核的稳定,因此核力要比库仑力强得多。

如果电磁相互作用的强度为1,强相互作用的强度就是它的137倍。

(2)核力是短程力,只有当两核子之间的距离为原子核的半径10

米时,才有相互作用。

(3)核力有饱和性。

这种饱和性使得原子核和水一样、呈现不可压缩性,即原子核的密度近似为常数。

36:

12~39:

45

四、原子能的来源

1、爱因斯坦质能方程式

19世纪末、20世纪初,理论物理学家为了解释一系列原子核物理领域的新发现,努力冲破旧的经典观念的束缚,根据实验事实,建立了新的理论框架。

1900年,普朗克在解决黑体辐射问题时,提出了能量子的理论;1905年,爱因斯坦利用能量的量子概念、成功地解释了光电效应;1913年,玻尔在此基础上,用能量量子化的概念提出了他的原子模型,形成旧量子论;1924年,德布罗意提出实物粒子波粒二象性的观点;1925年左右,奥地利物理学家薛定谔、德国物理学家海森伯在波粒二象性的基础上,分别创立了波动力学和矩阵力学,后来英国物理学家狄拉克证明了两者完全等价;至此,能够正确描述微观世界运动规律的理论―量子力学完全建立起来。

几乎与此同时,另一位伟大的物理学家爱因斯坦创建了关于时空观的革命性的理论――狭义相对论,它是一个能够正确描述高速世界运动规律的理论。

在讨论了高速运动中的空间-时间关系后,爱因斯坦在1905年关于狭义相对论的第二篇短文中论述了质量与能量的关系:

E=mc2

常见形式是:

△E=(△m)c

式中E为能量,m为质量,c为光速。

它是一切物质运动速度的最大极限。

从公式中可以看出,物体的能量每增加△E,相应的惯性质量也必定增加△m;反之,每减少△m的质量,就意味着释放出△E的巨大能量。

也就是说:

质量与能量是等价的,是可以相互转化的,少量的质量能够转换为十分巨大的能量。

这是一个惊天动地的理论,它揭开了宇宙的一个巨大奥妙,为原子能的利用奠定了理论基础。

因此,这一公式被后人称为“改变世界的方程”。

45:

13~49:

16

3、探索更深的层次

差不多在查德威克发现中子的同时,英国物理学家安德森、在人类历史上第一次发现了反粒子――正电子,随后,反质子和反中子也被发现。

在强相互作用发现之后不久,人们通过对天然放射性的研究又发现了弱相互作用。

由此,人们认识到,自然界中一切物体的相互作用,都可以归结为四种基本的相互作用,即引力、弱力、电磁力和强力相互作用。

所有的基本粒子,按照它们参与各种相互作用的性质,分为三大类:

强子、轻子和传播子。

后来,通过实验还进一步发现,在强子内部还有点状的荷电粒子,人们称强子内部点状的东西为“夸克”。

随着粒子物理学的发展,人们对物质结构的认识不断深入,上世纪70年代末80年代初,各种可能的“亚夸克”模型被提出,诺贝尔奖金获得者、美国科学家格拉肖曾建议,把比夸克更深层次的粒子叫作“毛粒子”,以纪念毛泽东倡导的“物质是无限可分的”的哲学论断。

这是亚原子世界高度简化图。

原子,半径是10-8cm,也就是10-10m的范围内,原子核的半径是10-12cm,也就是在10-14m范围,核子,也就是质子、中子,半径在10-13cm范围内,也就是10-15m范围内,夸克的范围在10-18cm,也就是10-20m左右。

几千年来,人类对物质世界的结构进行了苦苦探索,只是在近代,特别是在一百多年前,才刚刚进入科学阶段,得出了物质最小构造单位是原子的科学论断,有了原子模型。

自从1895年,伦琴发现X射线起,人们的视线触及到了原子世界的内部。

自那时起,经过许多杰出科学家的不懈努力,目前人们对物质结构的认识深入到了原子核的内部空间,了解到物质构成的单元已小到夸克层次,认知的尺度已深入到10

米的范围。

这一事实向人们展示了科学发展的突飞猛进,同时也启示人们:

认识是无止境的,对构成物质结构的最小单位的探索是不断深化的。

VCD4

00:

45~1:

43

五、原子能的三种释放形式

我们知道,原子核可视为由质子和中子组成,质子和中子之间存在着强大的核力。

在质子和中子形成原子核的过程中,核力把质子和中子“粘”成了原子核,原子核的质量在减少,这一质量亏损转变为能量储存在原子核内,称为核能,也叫做原子能。

如果原子核的结构发生了变化,储存在原子核内的核能就会以各种方式释放出来。

原子能的释放方式有三种:

原子能的衰变、原子能的裂变、原子能的聚变。

1:

44~3:

20

1、原子能的衰变

某一种原子核、自发地、放出相应的粒子,演变成为另外一种原子核的现象,称之为原子核的衰变。

由于原子核在衰变过程中、会放出α、β、γ三种射线,因此,原子核的衰变又具体分为α衰变、β衰变和γ衰变。

原子核在发出这些射线的同时,由一种元素蜕变为另一种元素。

当原子核在发生α衰变、或者β衰变时,产生的新原子核往往具有过多的能量,这时

新原子核就会辐射出γ光子,从激发态回到基态。

这种放出γ光子的原子核衰变,称为“γ衰变”。

在绝大多数情况下,原子核处于激发态的寿命相当短,典型值约10

秒。

但是,有一些激发态寿命可能较长,一般可长于0.1秒。

处于这种寿命较长的激发态的核素,称为同质异能素,在医学上有重要应用。

9:

35~11:

43

2、原子能的裂变

(1)原子能的裂变

原子核裂变一般是指一个重原子核分裂成为两个质量为同一量级的碎块,并释放

出能量的现象。

原子核裂变具有两种模式,一种是由重原子核、自发地裂变,并释放出能量。

例如,铀-235的自发裂变

U――――→两个成分不相同的碎块+200MeV

铀-235,自发裂变,成为两个成分不相同的碎块,以及放出二百兆电子伏特的能量。

另一种是在中子的作用下而引发的核裂变,例如,中子轰击铀-235时发生的核裂变

n+

U――――→两个碎块+2或3个中子+200MeV

中子,轰击铀-235,产生的结果是,原子核碎成两个碎块、释放能量,释放能量,另外还会释放出、两三个中子。

这种原子核裂变方式,是人类迄今为止大量释放原子能的主要方式。

11:

44~15:

04

(2)科学创新的启示

发现铀原子核裂变的历史,对现代科技的发展来说颇具启示。

铀在中子轰击下会发生裂变这一事实,是直到1939年1月才得到确认的。

然而,早在1934年,意大利物理学家费米在实验中发现,铀在中子照射下,会产生一些半衰期不同的放射性核素。

费米当时设想,它们都是铀原子核吸收中子,并放出β射线而产生的,是超铀元素,即原子序数大于铀的元素。

同年,一位德国女化学家诺丹克,对费米关于超铀元素的认识提出了批驳,她设想,铀的原子核在中子轰击下,可能分裂为原子序数较小的新原子核。

可是,由于她拿不出经过科学检验的根据,她的设想并不为科学家们所接受。

直到1938年,德国两位科学家哈恩和史特拉,通过实验确认铀和钍经过中子轰击后产生了钡的同位素,这时,世界上大多数核物理学家和化学家都已倾向于承认铀原子核在中子轰击下能分裂的论断。

同年,居里夫人及同事从受中子轰击后的铀中分离出镧系同位素时,曾有过铀原子核能分裂的设想。

1939年1月,当哈恩和史特拉公布了他们的论文之后,约里奥·居里及侨居丹麦在玻尔实验室从事同样研究的德国科学家弗里希和梅特纳尔,在同一时间首次公布了他们关于铀原子核裂变的更为完整的研究结果。

至此,铀在中子的轰击下会发生裂变的事实才为学术界和公众确认为真理。

核科学技术和核能利用的发展从此呈现突飞猛进之势。

发现铀原子核裂变的历史表明,在科学研究中,从发现一个新的现象到认识它的本质,并确定其认识的正确性,要经过很多艰辛和不懈的努力,更为重要的是要有创新的思维。

我们回顾一下发现铀发生裂变的过程:

1934年,费米发现铀在中子照射下,会产生一些半衰期不同的放射性核素。

但是无法正确解释。

1934年,费米发现铀在中子照射下,会产生一些半衰期不同的放射性核素。

但是无法正确解释。

同年,一位德国女化学家诺丹克,提出正确假设,但是没有实验数据。

无法证实。

(3)链式核反应

链式核反应是指核反应产物之一能引起同类反应,使得这样的反应能链式地进行下去的核反应。

重核受中子冲击发生裂变过程中释放出新中子,如果新中子能够使其他重核继续发生裂变,链式裂变反应就可以实现。

(动画)比如,在中子轰击下铀-235核每次裂变产生2~3个新的中子,新中子引起邻近铀-235核裂变,并在其裂变中再产生新的中子。

于是在一定的条件下,不靠外界作用就能连锁式地引起其他铀-235核的裂变反应,同时使系统持续地放出大量的裂变能量,这个过程就是链式裂变反应。

由于不靠外界作用,这个链式裂变反应还是自持链式裂变反应。

23:

03~25:

36

3、原子能的聚变

两个或几个轻原子核结合成一个较重的原子核,并释放出能量,这种结

合称为聚变。

如氘和氚的核聚变反应:

H+

H―――→

He+n+17.6MeV

中等质量的元素(例如元素周期表上铁附近的元素),无论是裂变还是聚变都不会释放能量,而且需要吸收能量。

重的元素(如元素周期表上铀附近的元素)裂变时会释放出能量。

轻的元素则在聚合为较重的元素时能释放出能量。

可以认为裂变能和聚变能的本质相同,这是因为它们都是在原子核发生“分裂”和“结合”时由于质量亏损造成的。

原子核都带正电,两个带正电的原子核聚变成一个较重的原子核时首先要克服彼此间的静电斥力。

所以质子数越少的原子核越容易聚变。

实际上,轻原子核的聚变在目前只考虑氢的同位素之间的聚变。

在氢的三种同位素中,氘和氚之间的聚变又是最容易的,所以,人们一般将氘和氚称之为聚变核燃料。

28:

09~30:

38

六、原子能的利用

1938年哈恩等人发现铀原子核裂变现象,这一发现使得原子能的利用从实验室走向了现实。

现如今,人类已进入了核能时代,核武器、核电站是一个国家掌握核科学、核技术能力的标志,成为综合国力的体现。

我们来看表2-1,它显示出世界核能研究、开发、利用的发展轨迹。

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1、核裂变反应堆

要想利用核能,首先就必须有使核材料能够发生链式裂变反应,将能量持续不断地

释放的装置,这一整套装置称之为核裂变反应堆。

世界上第一座人工核反应堆于1942年建成的,由费米领导的实验小组设计,命名为芝

加哥1号堆。

至今,凡到美国芝加哥观光的游客,都可在芝加哥大学校园里一座古堡式的灰色外墙上,看到一块金色匾额:

“1942年12月2日

人类在这里实现了

第一次自持链式反应

从而开辟了

受控释放核能的道路”

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2、原子弹

不幸的是,核能的利用

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