——制作：刘润凌；资料收集：刘润凌；主讲：刘润凌、张庭肇(排名不分顺序)

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核能（或称原子能）是通过核反应从原子核释放的能量，符合爱因斯坦的质能方程E=mc² ，其中E=能量，m=质量，c=光速。
核能可通过三种核反应之一释放：
1、核裂变，较重的原子核分裂释放结核能；
2、核聚变，较轻的原子核聚合在一起释放结核能；
3、核衰变，原子核自发衰变过程中释放能量。
核能是不可再生能源，是清洁能源。

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质能方程E=mc²，E表示能量，m代表质量，而c则表示光速（常量，c=299792458m/s）。由阿尔伯特·爱因斯坦提出。
该方程主要用来解释核变反应中的质量亏损和计算高能物理中粒子的能量。这也导致了德布罗意波和波动力学的诞生。
质能方程即描述质量与能量之间的当量关系的方程。在经典物理学中，质量和能量是两个完全不同的概念，它们之间没有确定的当量关系，一定质量的物体可以具有不同的能量；能量概念也比较局限，力学中有动能、势能等。
在狭义相对论中，能量概念有了推广，质量和能量有确定的当量关系，物体的质量为m，则相应的能量为 E=mc²

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原子（atom），是指化学反应不可再分的基本微粒。原子在化学反应中不可分割，但在物理状态中可以分割。原子由原子核和绕核运动的电子组成。原子构成一般物质的最小单位，称为元素。已知的元素有118种。一个正原子包含有一个致密的原子核及若干围绕在原子核周围带负电的电子。而负原子的原子核带负电，周围的负电子带正电。正原子的原子核由带正电的质子和电中性的中子组成。负原子原子核中的反质子带负电，从而使负原子的原子核带负电。当质子数与电子数相同时，这个原子就是电中性的；否则，就是带有正电荷或者负电荷的离子。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。原子构成分子而分子组成物质中同种电荷相互排斥，不同种电荷相互吸引。原子直径的数量级大约是10⁻¹⁰m。原子的质量极小，一般为-27次幂，质量主要集中在质子和中子上。

到底有多小呢？

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核能（nuclear energy）是人类历史上的一项伟大发现，这离不开早期西方科学家的探索发现，他们为核能的发现和应用奠定了基础。可一直追溯到19世纪末英国物理学家汤姆逊发现电子开始，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年居里夫人经过三年又九个月的艰苦努力又发现了放射性元素镭。
1905年爱因斯坦提出质能转换公式。
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。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。

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1、发电
核电站只需消耗很少的核燃料，就可以产生大量的电能，每千瓦时电能的成本比火电站要低20%以上。核电站还可以大大减少燃料的运输量。
核电干净、无污染，几乎是零排放，对于发展迅速环境压力较大的中国来说，再合适不过。

2、活化分析
用一定能量和流强的中子、带电粒子或γ射线同样品中所含核素发生核反应，使之成为放射性核素（这个过程称为活化），测量此放射性核素的衰变特性（如半衰期、射线的能量和射线的强度等）来确定待分析样品中所含核素的种类及其含量。
3、制造核武器
利用能自持进行的原子核裂变或聚变反应瞬时释放的巨大能量，产生爆炸作用，并具有大规模毁伤破坏效应的武器。主要包括裂变武器（第一代核武器，通常称为原子弹）和聚变武器（亦称为氢弹，分为两级及三级式）。

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伴随着世界石油资源的日益减少，很多国家把发展新能源的重点放在了核能上。目前，世界上正在运行的核电站共有400多座，预计到2030年世界核电站总数将达到1 000座，核发电量将占总发电量的三分之一。核能的开发利用无疑是人类20世纪最伟大的发明之一。
优点：
核能的应用作为缓和世界能源危机的一种有效措施具有以下优点：
1.资源丰富
世界上核资源丰富，核燃料有铀、钍氘、锂、硼等。世界上铀的储量约为417万吨。地球上可供开发的核燃料资源，可提供的能量是矿石燃料的十多万倍。如果掌握了核聚变反应技术，使用海水做燃料，更是取之不尽。1升海水中的氘通过核聚变释放出的能量相当于300升汽油燃烧释放出的能量。全世界海水中所含的氘通过核聚变释放的聚变能，可供人类在很高的消费水平下使用50亿年。
2.能量巨大
核燃料体积小而能量大，核能比化学能大几百万倍。1 000克铀释放的能量相当于2 400吨标准煤释放的能量。一座100万千瓦的大型烧煤电站，每年需原煤300～400万吨，运这些煤需要2 760列火车，相当于每天8列火车，还要运走4 000万吨灰渣。同功率的压水堆核电站，一年仅耗含铀-2353％的低浓缩铀燃料28吨，只需6卡车；每一磅铀的成本，约为20美元，换算成1千瓦发电经费是0.001美元左右，这和目前的传统发电成本相比便宜许多。
3.储存容易
核能比太阳能、风能等其他新能源容易储存。核燃料的储存占地不大，在核船舶或核潜艇中，通常两年才换料一次。相反，烧重油或烧煤设备需庞大的储存罐或占地很大。而且，由于核燃料的运输量小，所以核电站就可建在最需要的工业区附近。
4.比较清洁
火电站排放二氧化硫和氧化氮等有害物质，导致酸雨和“温室效应”，同时煤里的少量铀、钛和镭等放射性物质，也会随着烟尘飘落到火电站的周围，污染环境。核电站设置了层层屏障，基本上不排放这些污染环境的物质。在全球限制温室气体的大环境下，发展核能几乎被认为是兼顾发展经济和减少温室气体排放的重要途径。
5.安全性强
从第一座核电站建成开始，30多年来基本安全正常。据统计，核电站正常运行的时候，一年给居民带来的放射性影响，还不到一次X光透视所受的剂量。随着压水堆的进一步改进，核电站有可能会变得更加安全。
缺点：
尽管核能具有一定的优点，但其弊端却让人们不容乐观。
1.放射性的污染
核能电厂会产生放射性废料，核反应堆旁的冷却池中的核废料中含有几百种放射性元素，这些元素的生物性侵害主要是癌症和遗传疾病。放射性物质中危险最大的就是碘131、锶90、铯137和钚239。其中钚的危险性最强，百万分之一克的钚就可致癌。而每一座1 000兆瓦的核反应堆每年就可产生200公斤的钚。钚可以持续存在50万年，在未来的植物、动物和人类当中引发遗传疾病和癌变。
2.高热度的废料
核能发电厂热效率较低，因而会比一般化石燃料电厂排放更多废热，故核能电厂的热污染较严重。一座1 000兆瓦的核反应堆每年生产33吨具有放射性的高热度核废料。铀浓缩设施须依靠煤炭提供电力，这些燃煤向大气中排放大量的二氧化碳。浓缩设施会排放大量的氯氟烃。氯氟烃除了导致同温层的臭氧变得稀薄以外，还是比二氧化碳强度高一万到两万倍的全球温室气体。
3.核武器的威胁
核武器爆炸时释放的能量，比只装化学炸药的常规武器要大得多。例如，1千克铀全部裂变释放的能量约8×1013焦耳,比1千克炸药爆炸释放的能量约大2 000万倍。核武器爆炸，不仅释放的能量巨大，而且核反应过程非常迅速，微秒级的时间内即可完成。核武器具备特有的强冲击波、光辐射、早期核辐射、放射性污染和核电磁脉冲等杀伤破坏作用。核武器的出现，对现代战争的战略战术产生了重大影响。
20到40年使用寿命到期后，对核反应堆进行全自动化拆除以及运输和长期储存大量的放射性废料物质成了国际恐怖主义分子瞄准的对象。长期储存世界上400多个核反应堆所产生的放射性核废料目前还是一个没有答案的难题。
4.核电站的事故
1986年4月26日，前苏联切尔诺贝利核电站4号反应堆突然发生爆炸，8吨多强福射物质混合着炙热的石墨残片和核燃料碎片喷涌而出，释放出的辐射量相当于日本广岛原子弹爆炸量的400倍。10天内，放射性尘埃落到了欧洲大部分地区。爆炸最终导致20多万平方公里的土地受到污染，500万人受到辐射感染；乌克兰受到核辐射感染的人有340万，其中包括126万名儿童；曾参与紧急清理核事故废料的83.4万工人中，至今已有5.5万人死亡，另外7万人终生残疾。2011年3月11日，日本福岛第一核电站因地震和海啸发生重大核安全事故。
“我们不要过分陶醉于我们对自然界的胜利。对于每一次这样的胜利，自然界都报复了我们。”（恩格斯语。）核能的利用也是一把双刃剑。几次核电事故已经让人们谈核色变了。只有充分认识核能的利弊，和平利用、科学利用、安全利用核能，才是人类的出路。