核反應類型有哪些?20點

Question

核反應有哪些類型呢?哪一種是自發性產生的?
哪一種是人工產生的?

Answer 1

　　目前根據科學家所研究的，核反應沒有可能自行發生，所以在自然界也不可能有自然發生的核反應。自然界只有自然生成的放射性核種，但是這些具有放射性的物質並不多，所以不用擔心！所以核反應都是經由人為所產生的，不可能自行發生。　　核反應的種類可分為兩大類，一為核分裂，另一為核融合，分別簡述如下：核融合 核能分兩種，其一為核分裂能，另一種即核融合能。前者係重元素(如鈾，鈽等)分裂所發出之能量；後者為輕元素(如氫及其同位數氘、氚)結合成重元素(如氦等)所發出之能量。太陽能係源自核融合反應，此外如熱核彈或氫彈亦均利用核融合原理製成。 什麼叫做核融合反應呢？氚為氫的同位素，由一質子及二中子構成。氘可以從海水中提取，而氚則不存在於天然界中。以上四個反應式中，各反應均有能量釋出，為何會有這種釋出能量呢？ 當吾人檢查核力時，可發現原子序於40至80之間為最穩定的原子，而當原子序超過80以後就都有一個天然放射性的趨勢。並且會分裂成二較輕而在穩定區域內的元素，此種趨勢即核分裂原理之基礎。在另一方面當原子序小於40時，即有合成變為較重元素之趨勢。上述分裂與融合之反應均有質量欠缺(mass defect)現象，由愛因斯坦質能互換原理：E=mc2，吾人獲知會有巨大能量發生，而後者又較前者放出的能量約多出三至四倍。 當然分裂與融合之間仍具有基本不同點，例如，核分裂為自然的現象，只要可分裂燃料質量夠多達到臨界狀況即能發鏈鎖反應；但是在核融合方面，由於首先要讓核子與核子之間能夠很「靠近」才可能有反應發生，故必須外加相當的能量破除庫倫電位障壁。此因核子(氘核子及氚核子)係帶正電，其會互相排斥。如要得到一相當大的反應速率時，則必須加溫到10Kev以上，亦即相當於109K的溫度(1K相當於1.42×10-23焦耳；又1ev=1.16×104K)。而在如此高的溫度下，所有物質早就游離化了，吾人稱此種游離化狀態叫做電漿(plasma)或稱為離子氣體(ionized gas)。 天文學家曾說：「宇宙中物質有99﹪均以離子狀態存在」。其意思是說，太空裏由於各星體均是融合作用，其所發射出高能量之電磁波、宇宙線使幾乎所有的物質均被離子化了，地球幸有外層的電離層、臭氧層及大氣層的保護，使得透過來之輻射波強度減弱，人類才得以生存。 於地球上見到電漿的機會非常多，不過是不純的電漿，例如，電焊及電弧燈在兩個弧(arc)之間就有電漿存在，如所發出的強光即是。日光燈的照明，事實上即利用此種電漿發光原理(當然那並不太強故需塗上螢光劑，讓電子或離子打在螢光物質上將動能轉變為螢光)；天上打雷是因大氣層上的電位差而發生閃電現象，此種電能亦可以觸發電漿的產生。 基本上電漿為離子之集合體，由於離子與離子之間有庫倫電力的影響，故要詳細分析相當困難，另一方面電漿亦具有流體的性質，故許多流體力學分析法均可以應用，於科學上即稱其為磁流體動力學(Magneto-Hydrodynamics簡稱MHD)。 簡言之，核融合之研究即想辦法將電漿侷限於一隔離的空間，使其相互碰撞，但在另一方面，此又是熱力學上不平衡的現象，因此只有期望吾人能用強有力的辦法成功地侷限那些電漿。換言之，這就是擴散與侷限之間的一項競爭，最後電漿終是要擴散開，但如果吾人能在此發生之前就先獲得融合反應所產生之熱量，則人類將可擁有『取之不盡，用之不竭』之核融合能了！核分裂很純的天然鈾含有大量的鈾-238 ( 約佔 99% ) ，在平常狀況下是不會產生連鎖分裂反應的。但是有個極度關鍵的實驗事實是：若將鈾-235 分裂所產生出來的快速中子去撞擊水分子中的氫原子或石墨中的碳原子。如此則中子的大部份動能將被氫原子或碳原子帶走而變成慢中子。慢中子有較大機率和鈾-235 碰撞，卻不容易被鈾-238 吸收。在這種情狀下，儘管使用天然鈾，也可以造成連鎖分裂反應，並釋放出很大的熱能。這種觀念的 具體實現是義大利物理學家費米（E. Fermi）和其工作伙伴於1942 年12月2日在美國芝加哥大學建立起全世界第一座人類可控制且能自持的核能反應器，但他們所用的 燃料確是天然鈾而已。現今若設計一核反應器，在適當的控制條件下，可從天然核燃料 (例如鈾) 產生大量有用的能源，且在鈾-235 分裂過程中,會促使不會分裂的鈾-238轉變成會分裂的其它核種-鈽-239 ，並使分裂反應繼續下去。這種反應器我們稱為滋生反應器 ( Breeder Reactor ) 。若將核分裂反應器所產生的大量能源用於產生水蒸氣並推動渦輪機進而發電。 這就是核能發電廠。目前人類只能控制核分裂來發電，核融合因為能量無法控制，故只能用於武器上

Answer 2

黑阿~
不是嗎!?
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Answer 3

我記得太陽不就是自己發生的核融合@@