核裂变方程式图片,核裂变的原理动画

首页 > 经验 > 作者:YD1662024-04-02 02:49:25

从地球诞生之初起

铀就已经形成了

它与多种元素结合形成的矿物

往往呈现出绚丽的色彩

因此甚至一度被用作染色剂

用来制作精美的器皿

(19世纪的铀玻璃制品,图片来源@视觉中国,制图@罗梓涵/星球研究所)

核裂变方程式图片,核裂变的原理动画(9)

然而

在美丽的外表之下

还有另一种看不见的“色彩”

直到1896年才被人类发现

作为自然界中最重的元素

铀原子并不稳定

它的原子核会自动蜕变成另一种

质量更小、更稳定的原子核

这个过程被称为“衰变

衰变会释放出热量以及各种射线

因此这种特性也被称为“放射性

相比于释放射线

通过衰变实现不同元素间的转化

对渴望“点石成金”的人类来说

显然更具吸引力

然而

原子数目衰减一半所花费的时间

即所谓的“半衰期

动辄长达数亿年

只靠天然的衰变实现大规模的“点石成金”

仍是一个不切实际的梦想

(铀235衰变及部分元素半衰期,制图@罗梓涵/星球研究所)

核裂变方程式图片,核裂变的原理动画(10)

人们必须想方设法寻找其他途径

完成原子的改造

最常用的是

利用组成原子核的一种微小粒子

中子

作为“炮弹”轰击原子核

令其分裂成两个新核

实现“裂变

更重要的是

它还给我们带来了一个意外的“惊喜”

裂变后原子核质量减少

正如爱因斯坦的质能方程所揭示的那样

这些减少的质量直接转换成了能量

(核裂变反应示意图,制图@罗梓涵/星球研究所)

核裂变方程式图片,核裂变的原理动画(11)

在这个著名的方程中

由于光速的数值十分庞大

因此哪怕微小的质量变化

也会产生巨大的能量

这无疑是一个振奋人心的发现

它意味着

如果人们能够驾驭这种能量

那么只需百余吨核燃料

便可产生满足北京市一年的用电量

(供北京市全年用电所需的低浓缩铀与其他燃料对比,此处按北京市2020年全年用电量1140亿千瓦时估计,制图@罗梓涵/星球研究所)

核裂变方程式图片,核裂变的原理动画(12)

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