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526:手把手,教你造核电站!

2025/6/27
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原来是这样 Dscience

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People
旭岽
旭岽是一位专注于旅游和城市文化的主播和后期制作人员,特别以介绍旧金山的独特魅力而闻名。
Topics
旭岽: 核能给人的第一印象往往是负面的,与核武器、核泄漏和核辐射等危险事件联系在一起,让人感觉它像是一个强大但危险的潘多拉魔盒。然而,人类之所以愿意冒着巨大的风险去探索原子核深处的奥秘,是因为那里蕴藏着惊人的能量。一小撮核燃料完全转化后释放的能量就可能超过一座大型的煤矿,这种能量密度对于我们今天面临的能源和环境双重挑战具有极大的吸引力。 本期节目将介绍如何建造一座核电站,并深入了解核裂变这一底层原理。原子核非常小、致密且稳定,难以分裂,需要用微观粒子轰击才能实现。人类认识到这个方法的全过程充满了探索、意外和误解。卢瑟福通过α粒子散射实验发现了原子核,并用α粒子轰击氮原子,使其转变为氧原子并释放出质子,实现了人类历史上第一次人为诱导的核反应,开启了用粒子轰击原子核来研究其内部结构和反应的大门。 科学家们使用粒子加速器轰击原子核,发现中子是最有效、最有力的武器,为核裂变铺平了道路。中子不带电,能轻松穿过原子核,因此被视为轰击原子核的理想炮弹。费米用中子轰击铀,发现了新的放射性物质,但他的结论可能存在错误。伊达·诺达克预言了中子轰击重核可能导致原子核碎裂成大块,但当时未被重视。哈恩、麦特纳和施特拉斯曼组成的团队重复费米实验,发现了中子轰击铀的产物中出现了较轻的钡元素,感到困惑。麦特纳和侄子弗里斯结合原子核液滴模型,提出了原子核分裂的想法,认为铀原子核吸收中子后变得不稳定,分裂成两个中等质量的原子核碎片,其中一个是钡。麦特纳意识到核分裂会释放巨大能量,并产生多余的中子,最终将此过程命名为核裂变,人类终于敲开了原子核裂变的大门。

Deep Dive

Chapters
本章节回顾了人类探索原子核奥秘的历程,从卢瑟福的α粒子散射实验到查德威克发现中子,再到费米等人用中子轰击铀元素,最终由麦特纳和弗里施提出核裂变理论。这一过程充满了探索、意外和误解,最终揭示了原子核可以被中子劈开并释放巨大能量的秘密。
  • 卢瑟福用α粒子轰击氮原子,实现了人工诱导核反应
  • 查德威克发现中子,为核裂变研究铺平道路
  • 费米用中子轰击铀元素,发现了新的放射性物质
  • 麦特纳和弗里施提出核裂变理论,解释了铀原子核分裂的过程和能量释放机制

Shownotes Transcript

人类最初是如何敲开原子核,发现“点石成金”的秘密,并最终走向“核裂变”这一革命性发现的?一个铀原子核分裂时“消失”的微量质量,为何能遵循E=mc²的法则,释放出比化学燃烧高出千万倍的惊人能量?既能发电又能制造原子弹的“链式反应”,其关键钥匙究竟是什么?从燃料芯块到安全壳,现代核电站的“纵深防御”体系真能如“金钟罩铁布衫”般,将危险牢牢锁住吗?而我们又该如何面对核废料这个困扰全人类的“阿喀琉斯之踵”?

文案:Jeffrey-邓杰铭

主播:旭岽

剪辑/后期:旭岽