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在發現原子能以前，人類衹知道世界上有機械能，如汽車運動的動能；有化學能，如燃燒酒精轉變為二氧化碳氣體和水放出熱能；有電能，當電流通過電爐絲以後，會發出熱和光等。這些能量的釋放，都不會改變物質的質量，衹會改變能量的形式。
例如，兩輛完全相同的汽車，都是5噸，一輛在運動，一輛是靜止的，如果運動的車一旦與靜止的車發生碰撞，猛然停止時，動能雖然失去了，可我們發現，汽車在相撞處變得很熱。這是什麽原因呢？汽車的動能轉變成了撞擊點金屬的熱能。但是，原子能比化學反應中釋放的熱能要大將近5000萬倍：鈾核裂變的這種原子能釋放形式約為2億電子伏特(一種能量單位)，而碳的燃燒這種化學反應能量僅放出4.1電子伏特。原子能是怎樣産生的呢？鈾核裂變以後産生碎片，但所有這些碎片質量加起來少於裂變以前的鈾核，那麽，少掉的質量到哪裏去了，就是因為轉變成了原子能。愛因斯坦用E＝mc2的公式來表示，即：能量等於質量乘以光速的平方。由於光速是個很大的數字(c=299792458m/s)，所以質量轉變為能量後會是個非常巨大的數量，釋放的能量為ΔE=Δmc2。在核反應過程中，原子核結構發生變化釋放出的能量，又稱核能，20世紀30年代末，科學家發現，用中子轟擊鈾原子核，一個入射中子能使一個鈾核分裂成兩塊具有中等質量數的碎片，同時釋放大量能量和兩三個中子；這兩三個中子又能引起其他鈾核分裂，産生更多的中子，分裂更多的鈾核．這樣形成的自持鏈式反應，可在瞬間把鈾核全部分裂，釋放出巨額能量．鈾235可以被任何能量的中子特別是運動速度最慢的熱中子分裂．鈾238衹能被運動速度很快的快中子分裂，對慢中子和熱中子則衹俘獲不分裂．通常所說的核裂變，主要指鈾235核分裂．一個鈾235核分裂釋放的核裂變能為2億電子伏特．這是原子核結構發生變化的一種方式，叫裂變反應．另外一種方式叫聚變反應．如一個氘核和一個氚核聚合成一個氦核釋放出的核聚變能為1760萬電子伏特．以相同質量的反應物的釋能大小作比較，核裂變能和核聚變能分別是化學能的250萬倍和1000萬倍，1千克鈾235相當於2500噸煤，1千克氘和氚相當於1萬噸煤．
原子能又稱“核能”。原子核發生變化時釋放的能量。如重核裂變和輕核聚變時所釋放的巨大能量。放射性同位素放出的射綫在醫療衛生、食品保鮮等方面的應用也是原子能應用的重要方面。
原子能發電
利用鈾、鈈、釷等核燃料在核反應堆中核裂變所釋放出的熱能，將水加熱成高溫高壓蒸汽以驅動汽輪發電機組發電的一種發電方式。
無知的代價在本世紀初，人們對鐳等放射性物質的危害還一無所知。在美國新澤西州的一傢鐘錶製造店裏，女工們用極尖的油漆刷把含鐳的油漆塗在手錶的針面上。有些女工用嘴唇抿直刷毛，以保持漆刷的尖銳。她們所咽下去的少而又少的一點鐳為骨骼所吸收。數年之後，有人因鐳中毒而死亡。這是因為對放射性物質的無知而造成的典型的悲劇。其中有些染病的骨骼已被保存在實驗室裏，供作進一步研究用。
隨着人類對放射性和原子能認識的加深，特別是原子彈問世以後，大批科學家開始了和平利用原子能的研究。現在人們已經知道，原子能不僅可用來造原子彈，還可以用於發展生産、改善人民生活、減輕人類的痛苦。
原子發電不是夢
人們最容易想到的利用原子能的途徑就是設計一種原子反應堆，然後利用裏面産生的熱能發電。但是，用原子能發電要比用傳統的方法貴得多。主要不是因為所用的燃料昂貴，而是由於原子能發電廠的建造要十分安全，能夠防止射綫的逸出。衹有在技術條件成熟的情況下，原子能發電廠的造價纔會有所降低。
從1956年英國女王伊利莎白二世按下開關按鈕、世界第一座大型原子能發電廠供電開始，到1965年，英國已有19座原子能發電廠，還有許多座發電廠正在設計過程當中。現在許多國傢都有原子能發電廠。
當科學家們最早談起輕便的原子能發電廠時，很多人認為他們是在做夢。今天，有些機動的原子能發電廠，或以車載或以空運送到一個地點，在12個小時之內就可以發動使用。而一磅的鈾就相當於6千桶的油料。對於荒涼的北極和南極地區而言，在低於零度的氣溫條件下，輕便的發電原子反應堆似乎是解决電力和熱量供應問題的最好方法。如美國曾用27衹大箱子裝滿原子發電廠的零件，每衹重約15噸，送到偏僻的懷俄明山頂，到那裏再安裝起來，成為一座供雷達使用的中型發電廠。
除了發電外，體積較小的原子反應堆還有其他用途，美國1955年下水的第一艘核潛艇“鸚鵡蠃號”就是用和高爾夫球一樣大小的一塊鈾推動的。“鸚鵡蠃號”第一年在海上航行了幾萬公裏，沒有添加任何燃料。
原子反應堆在産生大量熱能的同時，還能産生大量的中子流。有一些元素在中子流的轟擊下能捕捉住其中的一個中子，變成具有放射性的元素。但是，這些元素不是通常所說的放射性元素，它們由於吸收了一個中子纔具有放射性，因此人們稱它們為人造放射性元素。多了一個中子後，原子的質量也發生了變化，人們又稱這些元素為放射性同位素。
不管是哪一種放射性元素，其表現都是一樣的。它能夠持續不斷地放射出射綫和粒子。放射性同位素正是靠這種表現纔身價百倍。
原子時代的“福爾摩斯”
設想一個竊賊從現場慌忙逃跑。他經過出口，一擦而出，但難免有一點兒幾乎無法覺察的油漆附着到他的衣服上，或者可能從偷來的汽車上沾到一點油污，或者從犯罪的現場帶走一縷頭髮。使用原子放射性的活化分析能夠鑒定這些微小的東西，而讓他們俯首認罪。雖然不同人的頭髮含有少許相同的成份，但其所有的各種成份的數量卻因人而異。
活化分析是原子能在工業界最有意思的應用。當某物一經放射性照射，其每一種構成元素都會變為一種同位素，而且每一種同位素都有其獨特的放射方式。利用這種方法，科學家可以鑒別物體裏的材料種類，以及每一種成份的精確數量。
活化分析有兩大優點，其中之一就是可在幾分鐘內準確無誤地鑒定物質。若用過去的老方法，可能需要數天甚至數周的時間。
放射性同位素可用作一種檢查工具，尋找飛機機身損壞的部位，和電氣係統聯接不良的地方。機身上有些部位不容易達到，但是使用放射性同位素如銫137可以進行檢查，而且輕而易舉。
放射性偵察還可以保護機器操作人員的安全。比如，衝壓機操作人員的手可用放射性袖口來加以保護，當他沒有及時把手抽出來的時候，機器便因放射綫的關係而自動停止下來。
有些貨箱在脫離生産綫的時候，可以用放射性同位素來檢查，如果一個貨箱裝得不好，在貨箱經過兩邊分別設置有同位素和蓋革計數器的通道時放射綫增加，一隻警告燈便亮了起來，或者可以調整機器，使之能適時地剔出包裝不良的貨箱。
放射性在工業上還有一種應用，即檢驗産品的質量和效果。以肥皂和洗滌劑為例。細菌小而又小，不用顯微鏡便無法看到它們。不過，如果用放射性同位素來培養細菌，它們都變得有放射性，可以很容易地用蓋革計數器測出來。如果為了檢查各種肥皂和洗滌劑的清潔能力，把放射性細菌放在衣服上，再各用不同的肥皂和洗滌劑清洗，測量殘留的細菌就可以知道每一種肥皂和洗滌劑的好壞。
醫生的好“幫手”
誰都知道，用放射性來治療癌癥是很有效的。美國的醫生就曾用一種金屬製的彈丸，使其具有放射性，然後利用特別的槍把彈丸射入根深蒂固的腫瘤裏面。
割除癌性腫瘤後，外科醫生用具有放射性的鈷絲縫合創口，不僅可以起到一般縫合的作用，而且還有放療殺癌細胞的功能，可謂一舉兩得。
使用放射性可追蹤碳原子在生命過程的行蹤。如讓老鼠吃有放射性碳（碳14）的糖，則通過蓋革計數器可偵察到糖的行蹤。如果在老鼠的脂肪裏找到了放射性的碳原子，就可以判斷糖已經轉化為脂肪了。
放射性同位素有時還幫助醫生做出重要的判斷。一位婦女在一次意外的事件中壓傷了手臂，正躺在一傢醫院的手術臺上等候手術。但是外科醫生必須盡快查明她的手臂裏是否還有足夠的血液循環經過，以便决定要不要做截肢手術。醫生把放射性鈉，以放射性食????的形式摻進普通的食????裏面，註進了這名婦女的血管裏，然後用蓋革計數器進行追蹤。結果顯示，這條手臂尚有相當充分的血液循環存在。因此在幾秒鐘內，這種放射性同位素便使醫生斷定無須做截肢手術。
放射性同位素對診斷癌癥也很有幫助。哈佛醫學院和麻薩諸塞州的許多醫院，都在使用一種“正子診察機”來檢查腦瘤，而不必開顱。將少量的放射性砷註射到患者的靜脈裏，幾小時後，帶有放射性標簽的砷便在蓋革計數器上顯現出來，並顯示出何處砷的數量最多。由於癌瘤比正常的組織吸收較多的放射性砷，在大多數情況下，醫生都可以準確地判斷癌瘤的大小和位置。而乳癌可以利用放射性鉀來診斷，因為放射性鉀集中與乳瘤的部分遠比其他部位多。
顯然，放射性不僅可以致人於死地，也能使病人從病痛中解脫出來。
農民的朋友
隨着生物技術的發展，放射性同位素在農業上也有廣泛的應用。
全美國的農民每年用於肥料上的金錢要超過1000萬美元。放射性同位素可以指導他們如何利用這筆投資來獲取更大的收益。對於每一種農作物，農民都可以利用放射性同位素確定何種肥料及多大施用量為最合適，並能確定施肥的最佳時機和最佳方法。以前人們一直認為植物所有的養分都是由其根部吸收的，但是利用放射性同位素作示蹤劑證明，事實並非如此。果樹、番茄、馬鈴薯以及其他植物的葉也可以迅速有效地吸收肥料。根據這種情況，農民不僅把肥料施用於土地上，也噴灑在葉子上，這樣植物對肥料的吸收量大約可增加10倍以上。使用放射性同位素還可以改良植物的品種。
科學家很早就知道，物質暴露於放射綫之下可以産生變異，並且這種變異可遺傳給下一代。目前，利用放射性同位素改良植物的品種已取得很大的進展。放射綫使蘋果、梨和葡萄等發生突變。利用這些實驗，人類可以隨心所欲地得到色香味俱佳的水果和蔬菜。更進一步的研究表明，科學家利用放射性進行科學育種，使有些植物可以生長在幹旱地帶、有些植物可以生長在多雨地區。並且在不遠的將來，無論是在高寒地帶，還是在土壤貧瘠的地區，都會有適宜的農作物生長。
從事植物研究的科學家已經成功地培育出大麥的新品種，該品種大麥的麥粒和麥稈的産量都很高。通過對花生的種子進行放射性處理，能使每畝的産量提高30%.此外，現在培育出適應某種需要的種子衹需用一年半的時間，若用傳統的植物育種的方法，至少要花費十年的時間，並耗用大量的資金。
放射綫還是對付害蟲的一種武器。雄性蠃旋蠅經過鈷照射後便不能生育，雌性蠃旋蠅與失去生育能力的雄性蠃旋蠅交配所産的卵便不能發育成蟲。農業科學家已利用這種方法消滅了大量的害蟲。
對於新問世的動物催肥劑是否對人體有害也可以用放射性做實驗。一種新型的供豬和雞食用的催肥劑給豬和雞吃了以後，可減慢其甲狀腺的功能，從而使豬和雞在同樣食量的情況下，生長得又快又肥。但是，在豬的肌肉裏，是否含有這種催肥劑的成份？人吃了這種肉後，是否會對身體健康有影響？在烤雞和炒蛋裏面是否也含有這種催肥劑呢？這是令人擔憂的問題。但是，利用放射性實驗得出的答案是否定的。農民可以安全地使用這種催肥劑來增加豬和雞的重量。
利用藥物可減緩動物甲狀腺功能，對人體並不造成任何損害這一原理，科學家還使母牛的性情變得溫和起來，並使之産更多的牛奶。
我們正步入原子時代，人類走到了十字路口。一條路是把原子能所創造的奇跡用在和平的目的上，以謀求社會的進步。另一條路則通嚮地球上生命的死亡和毀滅，製造更大的更加可怕的炸彈。我們相信人類會選擇前者，而不是後者。 |
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原子能
Atomic Energy
yuanzlneng
原子能Atomic Energy見核能技米。
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- : energy obtained as the result of nuclear fission
- n.: atomic energy, this as a source of energy
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- n. énergie atomique
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