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核裂变有多快?10000颗乒乓球模拟“链式反应”,画面难得一见

一克的铀-235如果完全裂变,产生的能量相当于20吨TNT炸药,足以把120米范围内的建筑物毁的一千二净,而它发生反应的

一克的铀-235如果完全裂变,产生的能量相当于20吨TNT炸药,足以把120米范围内的建筑物毁的一千二净,而它发生反应的时间甚至不到一毫秒。

为什么核裂变这么快?其原理是什么?国外小伙用老鼠夹和乒乓球模拟核裂变链式反应,具体是如何操作的?

·首先是准备材料,针对此次实验,他们准备了360组老鼠夹以及1000个乒乓球。

·接着将老鼠夹小心排放在桌面上,并让其处于打开状态。乒乓球则两个为一组放置在老鼠夹上。

·之后就是长达3个小时的摆放时间。

·等一切准备好,从远处投进去一颗乒乓球使其砸中某一个老鼠夹,瞬间机关启动,乒乓球弹起砸中其他的老鼠夹机关。

·随后几秒钟的时间,上千个乒乓球便全部被释放完毕。

这就是用老鼠夹和乒乓球模拟的核裂变链式反应。

它是如何反映出核裂变反应的?关键还是要明白核裂变的原理,从名字就可以看出核裂变就是一个原子核的分裂过程。原子是由原子核和核外电子构成的,而原子核内包含有带正电荷的质子和不带电荷的中子。

当质量较大的原子核如铀原子核,它在吸收一个中子以后,便会分裂成两个或更多质量较小的原子核,同时放出2~3个中子和巨大的能量。这些中子在自由无规则的运动中又会撞击到临近的原子核,从而产生一系列的链式反应,这就是核裂变的过程。

如果对照老鼠夹和乒乓球的实验,老鼠夹是原子,乒乓球就是中子。投进去一颗中子(乒乓球)后,中子撞击到原子(老鼠夹),第一次裂变产生,裂变释放出一颗中子再去撞击其他原子。最后所有原子(老鼠夹)都被撞击发生裂变,链式反应由此完成。

核裂变威力巨大,像核电站的核反应堆用的就是核裂变原理,甚至为了减缓核裂变的速度,人们还在反应堆中加入了一些控制棒用来吸附中子,以此控制反应速率。

除了核裂变,经常还能听到一种核聚变,核聚变又是什么?它与核裂变有什么区别?既然核裂变是原子核的分裂,核聚变就可以说是原子核的聚合。当两个质量较小的原子核在巨大的温度和压力条件下合并聚合在一起形成新的原子核的过程就是核聚变。

与核裂变相比,核聚变几乎不可能在自发条件下形成,必须要有极大的外力加持,即超高的温度和压力或者高密度条件,因此它比核裂变拥有更为稳定的性质。并且由于核聚变过程中会产生质量亏损,亏损的部分会变成巨大的能量释放出来。因此与核裂变相比,核聚变释放的能量要大得多。

例如以核裂变原理制造的原子弹,其威力上限一般为50万吨TNT当量。但以核聚变为原理制成的氢弹,其威力甚至能达到5000万吨TNT。并且现实生活中还真的被苏联研制出来过(沙皇炸弹)。由此可见,如果未来技术成熟,以核聚变为主的应用势必会代替核裂变而成为主流。

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