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科普故事：能文能武的核能
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科普故事：能文能武的核能
圖片來源：原創
今天，開開心心一家來到科技館參觀……
“開開心心，核能可是一個能文能武的能源大將！”媽媽笑道。
“能文能武？”心心困惑地看向媽媽。
“我知道，原子彈就是核武器，這就是能武吧！”開開舉例道。
“是手槍裏的子彈嗎？”心心再問。
“哈哈，差距可大呢！原子彈是大規模殺傷性武器，聽說被原子彈炸過的地方生靈塗炭，特別可怕！”開開舉起雙手，大叫一聲，“砰！”
“啊！”心心被嚇得大叫一聲，惹得開開笑了起來。
“開開，你嚇到心心啦！”媽媽安撫著受到驚嚇的心心。
“這麽危險的能源為什麽還要使用呢？”心心不解地問道。
“因為除了當作武器，核能還能為人類做出更大的貢獻，最主要的就是發電。我們用的電很多都是從核電廠發出來的呢！”媽媽笑道，“想想，如果沒有電，我們的生活會變成什麽樣呢？”
“沒有電的話，晚上就會什麽也看不到。”心心回答道。
“家裏的所有電器都沒法工作了，電腦打不開，電視看不了，冰箱也會不工作啦！”開開補充道。
“核能為什麽這麽能幹呀？”心心好奇地問，“它哪裏來的能量？”
“無論原子彈還是核電廠發電，其能量來源都是核裂變，也叫核分裂。這是一種物理反應，是一個原子核分裂成兩個或多個質量較小的原子核，並釋放能量的變化過程。”媽媽解釋道。
“原子核要如何分裂呢？”開開問道。
圖片來源：原創
“核電廠最常用的是鈾-235原子。人們用熱中子轟擊鈾-235原子後，鈾-235原子被分裂成2個較小的原子核和2個中子及能量，而這2個中子又分別撞擊2個鈾-235原子，被撞擊的鈾-235原子再次分裂，釋放中子及能量，算一算這次會釋放出幾個中子？”
“4個！”心心還在掰手指，開開已經說出了答案。
“正確！ 4個中子再次撞擊4個鈾-235原子……”媽媽問心心，“心心來算算，這次會釋放幾個中子？”
“8個！”心心掰著手指回答道，“1變2,2變4,4變8，那不是越撞越多？”
“沒錯，這種反應會一直持續下去，人們稱其鏈式反應。鏈式反應中的每一次撞擊都會帶來能量的釋放。”媽媽解釋道，“科學家便利用核裂變釋放的熱能發電，造福人類！”
“可是為什麽撞擊後會釋放能量，能量從何而來呢？”開開並不認為撞擊可以帶來能量，“質量不是守恒的嗎？”
“數百年來，人們一直相信質量是守恒的。但是在愛因斯坦的狹義相對論的描述中，質量卻不是最終的守恒量，質量是可以變成能量的。並且，愛因斯坦用質能方程揭示了質量和能量間的關係。”媽媽回答道，“物理學用E代表能量，M代表質量，質能方程中能量E等於質量M連續和常量C相乘2次，即E=MC²，這個C是光在真空中的速度，大約每秒30萬千米。”
“乘以光速？還乘2次！那豈不是一點點的質量變化就會釋放出巨大的能量？”開開顯得很震驚。
“沒錯喲，所以當高速的熱中子轟擊鈾核後，由於質量的變化，能量被釋放出來！這便是核裂變中能量的轉化原理。雖然1個鈾核釋放出的能量有限，但是眾多原子核釋放出來的能量就變得異常巨大。”
“撞擊越來越多，能量也就越來越多。”開開聳聳肩，“這簡直就是天文數字！”
“這麽大的能量當然要來造福人類啦！科學家可真厲害，發現了核能！”心心點點頭，“果然是個能文能武的能源大將！”
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在愛因斯坦提出質能方程的三十多年後，1938年，德國科學家奧托·哈恩用中子轟擊鈾原子核，發現了核裂變現象，從而開啟了核能的應用。核能最先被用於軍事，原子彈的誕生及應用，使人們了解到核能釋放的能量巨大且致命。
如此巨大的能源難道隻能帶來災難嗎？當然不是！1951年，美國的科學家用一座反應堆點亮了4個燈泡，從而拉開了人類和平利用核能的帷幕。實踐證明，核能發電是可行的。
如今一座座核電站仍然為人類提供源源不斷的電力支持。使核能成為能文能武的能源大將。
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“乘以光速？還乘2次！那豈不是一點點的質量變化就會釋放出巨大的能量？”開開顯得很震驚。
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如此巨大的能源難道隻能帶來災難嗎？當然不是！1951年，美國的科學家用一座反應堆點亮了4個燈泡，從而拉開了人類和平利用核能的帷幕。實踐證明，核能發電是可行的。
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