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      世界上最年輕的制造出核反應(yīng)堆的人

      時間: 鞏詩3757 分享
        想想我們13歲的時候在干什么?同樣是13歲,來自英國的少年杰米已經(jīng)成為了最年輕的制造出核聚變反應(yīng)堆成果的人。學(xué)習(xí)啦小編直接獻上膝蓋!

        據(jù)國外媒體報道,英國蘭開夏郡中學(xué)的13歲男生杰米-愛德華茲在學(xué)校的一間教室制造了一個核反應(yīng)堆,同時成功利用核聚變將兩個氫原子聚合成一個氦原子,成為世界上取得這一成就的最年輕的人。愛德華茲表示:“這是一個偉大的成就,一個引人注目的成果。我不敢相信這是真的,我的所有朋友都認(rèn)為我瘋了。”

        在告知校長自己計劃在一間教室制造一個核反應(yīng)堆時,校長首先想到的是:“反應(yīng)堆會把學(xué)校炸平嗎?”幸運的是,科學(xué)探索的興趣和勇氣戰(zhàn)勝了對健康和安全的擔(dān)憂,愛德華茲做出的“絕對安全”的承諾得到校長的信任。4日,愛德華茲成為世界上成功利用反應(yīng)堆將兩個氫原子聚合成一個氦原子的最年輕的人。他事后表示:“這是一個偉大的成就,一個引人注目的成果。我不敢相信這是真的,我的所有朋友都認(rèn)為我瘋了。”

        愛德華茲在普雷斯頓的彭沃斯哈姆修道院學(xué)校上學(xué),一直就對輻射產(chǎn)生濃厚興趣,甚至曾用圣誕節(jié)的錢購買一臺蓋格計數(shù)器。在2008年看到14歲的美國男生泰勒-威爾森在內(nèi)華達州成功制造一臺小型聚變反應(yīng)堆,成為世界上取得這一成就的最年輕的人的新聞之后,愛德華茲也產(chǎn)生了制造反應(yīng)堆的念頭。他指出:“我看到了新聞報道,真的是太酷了。我決定自己也要大膽嘗試一下。”

        產(chǎn)生制造反應(yīng)堆的想法后,愛德華茲開始付諸實施。首先,他求助于核實驗室和大學(xué)院系,但“他們似乎沒有把我的想法當(dāng)回事”。碰壁之后,他決定在自己的學(xué)校制造反應(yīng)堆。他把這一想法告訴校長吉姆-霍利甘。慶幸的是,校長同意了他的想法,還決定資助他3000英鎊(約合5000美元),幫助他進行研究?;衾试?日接受采訪時表示:“聽到杰米的想法后,我有些震驚,也有些緊張,但他向我保證絕不會把學(xué)校炸平的。”

        經(jīng)過幾個月的努力,愛德華茲在自己14歲生日前完成了反應(yīng)堆的制造。4日,在一間教室的一個輻射控制區(qū),愛德華茲當(dāng)著一群專家的面按下開關(guān)。啟動之后,他目不轉(zhuǎn)睛地盯著自己的蓋格計數(shù)器,直至發(fā)生核聚變。他將核聚變形象地稱之為“在廣口瓶里制造的恒星”。

        太陽的能量來自于核聚變。核聚變與核裂變存在很大差異。核裂變是指原子裂變,核電站和原子彈利用的都是核裂變。無論是核聚變還是核裂變都會釋放出大量能量。世界各地的科學(xué)家都在復(fù)制愛德華茲的實驗,但規(guī)模更大??茖W(xué)家的目標(biāo)是利用核聚變建造成本低并且環(huán)保的發(fā)電站。愛德華茲回憶說:“我一直注視著蓋格計數(shù)器的讀數(shù),看著讀數(shù)快速上升,逐漸接近峰值。我知道我們做到了。”

        愛德華茲的實驗在一群電子專家的幫助下進行,他們負(fù)責(zé)對儀器的安全性進行測試。他的好友喬治-貝克以及一些老師也參與了這項實驗。所有人都參加了一家核燃料公司的風(fēng)險評估課程。愛德華茲的下一個目標(biāo)是制造一臺微型強子對撞機。他希望長大之后成為一名核工程師或者從事理論物理學(xué)研究。

        什么是核反應(yīng)堆?

        核反應(yīng)堆,又稱為原子反應(yīng)堆或反應(yīng)堆,是能維持可控自持鏈?zhǔn)胶肆炎兎磻?yīng),裝配了核燃料以實現(xiàn)大規(guī)??煽刂屏炎冩?zhǔn)椒磻?yīng)的裝置。核反應(yīng)堆含有其核燃料按此種方式布置的結(jié)構(gòu),使得在無需補加中子源的條件下能在其中發(fā)生自持鏈?zhǔn)胶肆炎冞^程。反應(yīng)堆這一術(shù)語應(yīng)覆蓋裂變堆、聚變堆、裂變聚變混合堆,但一般情況下僅指裂變堆。

        核反應(yīng)堆有什么用途?

        核裂變時既釋放出大量能量、又釋放出大量中子。核反應(yīng)堆有許多用途,但歸結(jié)起來,一是利用裂變核能,二是利用裂變中子。核能主要用于發(fā)電,但它在其它方面也有廣泛的應(yīng)用。例如核能供熱、核動力等。

        核能供熱是廿世紀(jì)八十年代才發(fā)展起來的一項新技術(shù),這是一種經(jīng)濟、安全、清潔的熱源,因而在世界上受到廣泛重視。在能源結(jié)構(gòu)上,用于低溫(如供暖等)的熱源,占總熱耗量的一半左右,這部分熱多由直接燃煤取得,因而給環(huán)境造成嚴(yán)重污染。在我國能源結(jié)構(gòu)中,近70%的能量是以熱能形式消耗的,而其中約60%是120℃以下的低溫?zé)崮?,所以發(fā)展核反應(yīng)堆低溫供熱,對緩解供應(yīng)和運輸緊張、凈化環(huán)境、減少污染等方面都有十分重要的意義。核供熱是一種前途遠(yuǎn)大的核能利用方式。核供熱不僅可用于居民冬季采暖,也可用于工業(yè)供熱。特別是高溫氣冷堆可以提供高溫?zé)嵩?,能用于煤的氣化、煉鐵等耗熱巨大的行業(yè)。核能既然可以用來供熱、也一定可以用來制冷。清華大學(xué)在五兆瓦的低溫供熱堆上已經(jīng)進行過成功的試驗。核供熱的另一個潛在的大用途是海水淡化。在各種海水淡化方案中,采用核供熱是經(jīng)濟性最好的一種。在中東、北非地區(qū),由于缺乏淡水,海水淡化的需求是很大的。

        核能又是一種具有獨特優(yōu)越性的動力。因為它不需要空氣助燃,可作為地下、水中和太空缺乏空氣環(huán)境下的特殊動力;又由于它少耗料、高能量,是一種一次裝料后可以長時間供能的特殊動力。例如,它可作為火箭、宇宙飛船、人造衛(wèi)星、潛艇、航空母艦等的特殊動力。將來核動力可能會用于星際航行?,F(xiàn)在人類進行的太空探索,還局限于太陽系,故飛行器所需能量不大,用太陽能電池就可以了。如要到太陽系外其他星系探索,核動力恐怕是唯一的選擇。美、俄等國-直在從事核動力衛(wèi)星的研究開發(fā),旨在把發(fā)電能力達上百千瓦的發(fā)電設(shè)備裝在衛(wèi)星上。由于有了大功率電源,衛(wèi)星在通訊、軍事等方面的威力將大大增強。1997年10月15日美國宇航局發(fā)射的“卡西尼”號核動力空間探測飛船,它要飛往土星,歷時7年,行程長達35億公里漫長的旅途。

        核動力推進,主要用于核潛艇、核航空母艦和核破冰船。由于核能的能量密度大、只需要少量核燃料就能運行很長時間,這在軍事上有很大優(yōu)越性。尤其是核裂變能的產(chǎn)生不需要氧氣,故核潛艇可在水下長時間航行。正因為核動力推進有如此大的優(yōu)越性,故幾十年來全世界己制造的用于艦船推進的核反應(yīng)堆數(shù)目已達數(shù)百座,超過了核電站中的反應(yīng)堆數(shù)目(當(dāng)然其功率遠(yuǎn)小于核電站反應(yīng)堆)。現(xiàn)在核航空母艦、核驅(qū)逐艦、核巡洋艦與核潛艇一起,已形成了一支強大的海上核力量。

        核反應(yīng)堆的第二大用途就是利用鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)中放出的大量中子。這方面的用途是非常多的,我們這里僅舉少量幾個例子。我們知道,許多穩(wěn)定的元素的原子核如果再吸收一個中子就會變成一種放射性同位素。因此反應(yīng)堆可用來大量生產(chǎn)各種放射性同位素。放射性同位素在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)上的廣泛用途現(xiàn)在幾乎是盡人皆知的了。還有,現(xiàn)在工業(yè)、醫(yī)學(xué)和科研中經(jīng)常需用一種帶有極微小孔洞的薄膜,用來過濾、去除溶液中的極細(xì)小的雜質(zhì)或細(xì)菌之類。在反應(yīng)堆中用中子轟擊薄膜材料可以生成極微小的孔洞,達到上述技術(shù)要求。利用反應(yīng)堆中的中子還可以生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)半導(dǎo)體材料。我們知道在單晶硅中必須摻入少量其他材料,才能變成半導(dǎo)體,例如摻入磷元素。一般是采用擴散方法,在爐子里讓磷蒸汽通過硅片表面滲進去。但這樣做效果不是太理想,硅中磷的濃度不均勻,表面濃度高里面濃度變低?,F(xiàn)在可采用中子摻雜技術(shù)。把單晶硅放在反應(yīng)堆里受中子輻照,硅俘獲一個中子后,經(jīng)衰變后就變成了磷。由于中子不帶電、很容易進入硅片的內(nèi)部,故這種辦法生產(chǎn)的硅半導(dǎo)體性質(zhì)優(yōu)良。利用反應(yīng)堆產(chǎn)生的中子可以治療癌癥。因為許多癌組織對于硼元素有較多的吸收,而且硼又有很強的吸收中子能力。硼被癌組織吸收后,經(jīng)中子照射,硼會變成鋰并放出α射線。α射線可以有效殺死癌細(xì)胞,治療效果要比從外部用γ射線照射好得多。反應(yīng)堆里的中子還可用于中子照相或者說中子成像。中子易于被輕物質(zhì)散射,故中子照相用于檢查輕物質(zhì)(例如炸藥、毒品等)特別有效,如果用x光或超聲成像則檢查不出來。

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