2019年广东事业单位公基常识：核能与中国的核安全

2019-09-06 11:53 广东人事考试网来源：广东事业单位考试网

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　　9月3日，国务院新闻办发表《中国的核安全》白皮书。这是中国发表的首部核安全白皮书。核能是人类历史上一项非常伟大的发明，今天我们就跟着广东事业单位招聘网来了解一下关于核能的故事。

　　一、发现核能

　　核能，亦称为原子能，是通过核反应从原子核释放的能量。核能的发现离不开19世纪末到20世纪初西方科学家的探索，他们为核能的发现和应用奠定了基础。

　　19世纪末英国物理学家汤姆逊发现电子，人类逐渐揭开了原子核的神秘面纱。

　　1895年德国物理学家伦琴发现了X射线。

　　1896年法国物理学家贝克勒尔发现了放射性。

　　1898年居里夫人与居里先生发现放射性元素钋。

　　1902年居里夫人发现了放射性元素镭。

　　1905年，爱因斯坦提出了著名的质能转换公式——E=mc²，E=能量，m=质量，c=光速，这个公式阐述了能量与质量间相互关系。

　　1914年英国物理学家卢瑟福通过实验，确定氢原子核是一个正电荷单元，称为质子。

　　1935年英国物理学家查得威克发现了中子。

　　1938年德国科学家奥托·哈恩用中子轰击铀原子核，发现了核裂变现象。

　　进入20世纪中期，核能运用开始进入实践阶段。

　　1942年12月2日美国芝加哥大学成功启动了世界上第一座核反应堆。

　　1945年8月6日和9日美国将两颗原子弹先后投在了日本的广岛和长崎。

　　1954年苏联建成了世界上第一座商用核电站——奥布灵斯克核电站。

　　从此人类开始将核能运用于军事、能源、工业、航天等领域。美国、俄罗斯、英国、法国、中国、日本、以色列等国相继展开核能应用研究。

　　二、核知识

　　(一)原子与原子核

　　原子指化学反应不可再分的基本微粒，但在物理状态中可以分割。原子分为原子核与核外电子，原子核又由质子和中子组成。原子核的能量被释放之后就是核能。

　　根据质子和中子数量的不同，原子的类型也不同：质子数决定了该原子属于哪一种元素，而中子数则确定了该原子是此元素的哪一个同位素。

　　(二)同位素

　　质子数相同而中子数不同的原子被称为同位素。简单的说同位素就是指某个元素的各种原子，它们具有相同的化学性质。例如：氢有三种同位素，H氕、D氘(又叫重氢)、T氚(又叫超重氢);碳有多种同位素，12C、13C和 14C等。按质量不同通常可以分为重同位素和轻同位素。

　　(三)铀同位素

　　铀(U)是自然界中能够找到的最重元素，呈银白色，具有硬度强、密度高、可延展、有放射性等特征。1789年由马丁·海因里希·克拉普罗特发现。天然铀含有三种同位素：238U、235U和234U，均带有放射性，拥有非常长的半衰期(数10万年~45亿年)。铀化合物早期用于瓷器的着色，在核裂变现象被发现后用作为核燃料。

　　(四)核反应

　　核裂变是指由重的原子核(主要是指铀核或钚核)分裂成两个或多个质量较小的原子的一种核反应形式。原子弹或核能发电厂的能量来源就是核裂变。其中铀裂变在核电厂最常见，通过链式反应原子核释放巨大能量产生核能，故核能也被称为核裂变能。

　　核衰变，是不稳定的放射性核放射出射线后衰变为另一种核或衰变为能量较低的核的过程。1896年法国科学家A.H.贝可勒尔研究含铀矿物质的荧光现象时，偶然发现铀盐能放射出穿透力很强可使照相底片感光的不可见射线，这就是衰变产生的射线。经过多年细致研究，弄清楚这种放射性是铀、钍、镭等原子核的性质，与环境温度以及所处的化学状态无关;

　　放射性放出的射线有3种：

　　①α射线，具有最强的电离作用，穿透本领很小。

　　②β射线，电离作用较弱，穿透本领较强。

　　③γ射线，电离作用最弱，穿透本领最强。人们利用地壳演示中存在的微量放射性元素衰变规律，可以测定地球的年龄(46亿年)。

　　核聚变，也叫做热核反应，是指由质量小的原子(主要是指氘)，在一定条件下(如超高温和高压，只有在极高的温度和压力下才能让核外电子摆脱原子核的束缚)，让两个原子核能够互相吸引而碰撞到一起，发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子核(如氦)，在这个碰撞过程中大量电子和中子逃离原子核的束缚而释放出来，从而产生巨大的能量释放。

　　核聚变具备核裂变没有的优势：

　　(1)核聚变释放的能量比核裂变更大

　　(2)无高端核废料，可不对环境构成大的污染

　　(3)燃料供应充足，地球上重氢有10万亿吨(每1升海水中含30毫克氘，而30毫克氘聚变产生的能量相当于300升汽油)。

　　但核聚变反应技术要求极高，目前人类还没有办法，对它们进行较好的利用。

　　三、核能利用

　　(一)核能发电

　　核能发电过程：核能→水和水蒸气的内能→发电机转子的机械能→电能。

　　1954年，苏联建成世界上第一座装机容量为 5兆瓦(电)的奥布宁斯克核电站。到1966年，核能发电的成本已低于火力发电的成本。核能发电真正迈入实用阶段。

　　中国自行设计建造的30万千瓦(电)秦山核电站在1991年底投入运行。大亚湾核电站于1987年开工，于1994年全部并网发电。

　　核能应用作为缓和世界能源危机的一种经济有效的措施有许多的优点：

　　其一，核能有巨大威力。1公斤铀原子核全部裂变释放出来的能量，约等于2700吨标准煤燃烧时所放出的化学能。核聚变反应释放的能量则更巨大。据测算1公斤聚变原料可以使一列火车行驶40万公里，相当于地球到月球的距离。但需要注意的是，核能是不可再生的能源。