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# 穿甲弹[编辑]

**穿甲彈**（英文：Armor-piercing ammunition，简称armor-piercing或**AP**）顧名思義，是用來穿透裝甲的彈藥，分**穿甲子弹**和**穿甲炮弹**两类，前者主要用于射穿防弹背心和一些具有轻型防护的设备（反器材），后者用来破坏各类重型载具。“穿甲弹”一词通常指的是穿甲炮弹，從1860年代鐵甲艦出現後便主要用於擊穿戰艦的厚重裝甲，一戰出現坦克後亦逐漸用於對付各類陸上裝甲單位。

**穿甲彈1**：风帽
**2**：彈芯（鎢、強化鋼、貧化鈾）
**3**：炸藥（TNT、RDX、HMX）
**4**：雷管
**5**：彈帶

## 原理

穿甲彈是以炮彈材料的硬度與形狀，加上裝藥在射擊時傳遞的動能，在與堅硬的目標接觸時穿透表面而達到破壞的效果。穿甲弹的威力取决于炮弹击中目标时的动能，和炮弹材料自身的物理特性。穿甲弹在炮管中被发射药加速后只受阻力和重力的作用，为了使穿甲弹在击中目标时仍然存有较大的速度，穿甲弹在设计时就必须采用有利于减小阻力的形状。穿甲彈除了用來反坦克以外，也可以用來對付其他堅固目標，或者使用在炸彈上，攻擊軍艦的水平防護裝甲。

## 沿革

早期火炮所使用的是實心圓球炮彈及爆炸炮彈，在對付木質風帆戰艦時並沒有太大問題。但自1850年代末期，披著熟鐵裝甲的鐵甲艦出現之後便逐漸力不從心，因此便需要特別設計專門用於穿透裝甲的新式炮彈。

為此，威廉·帕利瑟爵士以自己研發的帕利瑟彈為基礎，發明了能硬化尖頭鑄鐵彈頭部的工藝。將彈頭朝下，尖端部分為鐵質模具，熾熱的金屬會在接觸模具的一瞬間降溫並變得非常堅硬（馬氏體的抗變形相變），而其餘部分則是普通的翻砂鑄造，讓金屬得以緩慢冷卻，保持韌性（抗碎裂）。

上述炮彈在對付熟鐵裝甲時十分有效。但到了1880年代，鐵鋼複合裝甲和純鋼裝甲的誕生使得前述炮彈無能為力。為此，以水淬火硬化彈尖的鍛鋼炮彈便取代了帕利瑟彈，最初的鍛鋼炮彈只是以普通的碳鋼製造，但隨著裝甲品質的提高，炮彈工藝也隨之改進。至此，便是最基礎的**穿甲彈(AP)。**

到了1890年代，陸續誕生了如哈维装甲、克虏伯装甲等以滲碳方式表面硬化的合金裝甲鋼，並開始應用於軍艦上。受表面硬化層影響，過往的穿甲彈在命中新式裝甲時極易碎裂，使穿甲性能暴降。於是彈體便隨之而改進，一是以鍛造或鑄造的方式往彈體鋼材中加入鎳、鉻等金屬，提高性能。再來就是在彈體尖端前面加上軟金屬帽——時稱「馬卡洛夫尖」——其發明者便是俄國將軍斯捷潘·馬卡羅夫。這種軟帽可以緩解部分衝擊力，避免炮彈主體受損或碎裂。這種披上軟帽的穿甲彈便是**披帽穿甲彈(APC)。**

為了增加炮彈在穿透裝甲後的殺傷力，於是在穿甲彈彈體中間加入炸藥（裝藥）的**穿甲榴彈(APHE)**便應運而生。這種炮彈在穿透裝甲後於內部空間爆炸，造成大量殺傷。因為需要在彈體中間挖出空腔以容納裝藥，因此穿甲榴彈的穿透性普遍會比穿甲彈差。

但是在面對輕裝甲目標時，穿甲彈/穿甲榴彈會發生過度穿透的問題，即炮彈命中目標後，因過薄的裝甲而無法引爆裝藥，並穿透另一邊裝甲，脫離目標。但是使用榴彈時亦會因為目標的輕裝甲而導致殺傷力大幅降低。為此，便產生了介於穿甲榴彈和榴彈(HE)之間**半穿甲彈(SAP)**。

## 種類

### 被帽穿甲弹（APC）

为了击穿有硬化工序的装甲，通过在弹头装备被帽，防止碎弹。由于高速的常规穿甲弹击中拥有表面硬化的装甲会导致碎弹，在弹头添加柔韧性强，平坦的被帽。被帽首先撞上装甲硬化表面并碎裂。在损坏硬化表面后，弹体会穿透没有硬化的装甲，避免碎弹。
由于被帽平钝，被帽穿甲弹有一定的转正能力，但是击中高倾角装甲仍易跳弹。被帽会增加阻力，所以通常伴随风帽（BC）使用。

### 风帽穿甲弹（APBC）

使用风帽穿甲弹的穿甲弹一般弹头较钝，早期钝头穿甲弹转正高但风阻大，加装风帽大穿甲弹拥有类似的伤害以及更高的射程。

### 穿甲榴弹（APHE）

穿甲榴弹是一种动能化学弹药，在第二次世界大战时期常有装备。此弹药会在击穿装甲后在装甲内部爆炸，造成二次对敌方车组成员的杀伤。

### 高速穿甲彈/硬芯穿甲弹（HVAP/APCR）

另一稱呼為硬芯穿甲彈（APCR），為了擊穿更厚的裝甲，勢必要提高砲彈射擊後的動能，製造更大的砲彈，相對的要有更大的大砲來使用，一味的加大尺寸並不是唯一的方法。所以就在彈頭的材質上做點功夫，HVAP/APCR (High Velocity Armor Piercing/Armor-piercing Composite Rigid) 彈使用了比鋼鐵更堅硬的物料（如碳化鎢）制成直径较小的彈芯，弹芯外包裹一层轻金属（如铝）以保持炮弹口径不变。击中目标时，外层轻金属弹托留在装甲外，内部弹芯继续前进穿透装甲。由于整体质量比全口径弹轻，硬芯穿甲弹在动能相同的情况下具有更高的速度，能令小口徑火炮也能擊穿厚重的裝甲。缺點在于，由于质量较小，硬芯穿甲弹的动能会随速度降低迅速衰减，外层的弹托也会增加横截面积和空气阻力，導致有效射程變短，在遠距離難以命中目標，並且很容易跳彈。二战末期，APCR逐渐被原理相同，但弹托可分离减少阻力的脱壳穿甲弹取代。

### 複合非硬芯穿甲彈（APCNR）

與硬芯穿甲彈（APCR/HVAP）的設計相同，不過外层弹托是由比較軟的材質製造，為锥膛炮（Squeeze bore）而設，发射时外层弹托受挤压直径变小，横截面和阻力随之减少，从而提高初速增加穿透力。例子如英国安裝了利特爾約翰適配器 的QF 2磅炮和德国的7.5厘米Pak 41反坦克炮。缺点和硬芯穿甲弹类似，而且锥膛炮无法发射APCNR外的任何弹种，限制了对软目标的打击效果。

### 脫殼穿甲彈（APDS）

脫殼穿甲彈是傳統穿甲彈提升穿甲效果的改良型。脫殼穿甲彈將真正會與目標接觸的彈頭直徑縮小，外面以較輕的材質作成套筒包覆，在外觀上，與普通穿甲彈接近，直徑也相同，能夠繼續使用原有的火炮。

發射之後，當炮彈離開炮管時，因為壓力的關係，外層的套筒會迅速與中間的小直徑彈頭分离，只剩下中央的部分繼續前進。**脫殼**的意思就是將外層的套筒在發射初期脫離的步驟。

這種穿甲彈的好處是可以使用較大口徑的火炮，利用較多的裝藥提供的能量，集中在比傳統穿甲彈小的彈頭上，提高整體的穿甲能力，以及減少飛行過程中能量的耗損。但APDS采用自轉來克服章動效應，其長徑比不得大於7：1否則自轉無法提供足夠的穩定性。故彈頭較現代APFSDS顯得粗而短，接觸面的增大和彈芯較短使其穿甲能力也明顯遜色於APFSDS，APDS主要被二戰末期至冷戰前期的坦克使用。

### 尾翼穩定脫殼穿甲彈（APFSDS）

法國「箭」尾翼穩定脫殼穿甲彈（APFSDS）
彈體與脫殼穿甲彈類似，彈芯多由製程複雜的合金或陶瓷製造，擁有極高的硬度，最大差異在翼穩脫殼穿甲彈的彈芯尾部擁有尾翼，其功用在射擊後，彈芯在空中飛行的姿態能夠與射擊拋物線成一直線，接觸目標後動能集中在彈芯尖端貫穿目標，也就是說尾翼的功用是讓彈芯不在空中翻滾。缺點：尾翼會增加風阻，減少動能，易受側風影響，降低命中率。早期的APFSDS長徑比較小，大多在15：1左右，隨着技術的發展，現在的APFSDS長徑比已經在25：1左右，彈芯的質量增加了，動能和存速性也顯著的提高。APFSDS彈芯材質大多采用合金鋼，碳化鎢，貧鈾。

## 相關條目

* 蒙羅/諾伊曼效應
* RPG-7
* 巴祖卡火箭筒
* 錐形裝藥
* 鐵拳反坦克火箭筒
* 磁鐵反坦克手雷
* 反戰車高爆彈
# 陀螺儀[编辑]

定軸陀螺儀
偏軸陀螺儀
迴轉儀的構造
三軸
早期的惯性导航系统
**陀螺儀**（英語：gyroscope）是一種基於角動量守恆定律，用來感測與維持方向的裝置。陀螺儀主要是由一個位於軸心且可旋轉的轉子構成。由於轉子的角动量，陀螺儀一旦開始旋轉，即有抗拒方向改變的趨向。

陀螺儀多用於惯性导航系统，如哈勃空间望远镜、潜水艇。由于其精确性，陀螺经纬仪中也使用陀螺儀来保持隧道采矿的方向。在船舶、飞机和航天器、一般车辆中，陀螺仪可用于陀螺罗盘以辅助或取代磁罗盘，或作为惯性导航系统的一部分。

MEMS陀螺仪在一些消費電子產品（如智能手机）中很常见。

## 歷史

1852年法國的物理學家莱昂·傅科為了研究地球自轉，首先發現高速轉動中的轉子（rotor），由於慣性作用它的旋轉軸永遠指向一固定方向，他用希臘文gyro（旋轉）和skopein（看）兩字合為gyroscopei一字來命名這種儀錶。

1860年代，電動馬達的演進使得陀螺儀能夠無限旋轉，進而誕生了第一組航向指示器的原型，甚至是更複雜的儀器——迴轉羅盤。首組能工作的迴轉羅盤於1904年由德國發明家赫爾曼·安修斯·康菲申請專利，美國人艾爾默·斯派理在一年後也提出了他自己的設計。其他國家很快地便發覺到陀螺儀在軍事方面的重要性——在這個航行技術為最重要的軍事力量指標的年代，因而創立了他們自己的陀螺儀工業。斯派理陀螺儀公司快速擴張並供應飛機與船艦的穩定器，其他陀螺儀開發商也跟進。

到了20世纪末，原本只在飛機、導彈上存在的陀螺儀逐步民用化，也從機械結構邁入電子時代，使用的原理也不盡相同，然而他們的價格依舊昂貴，感應器集成度也不高，只會用在大型儀器上，但21世纪以來，因為智慧型手機產業的進步，陀螺儀的體積不斷縮小，使得原本笨重而昂貴的陀螺儀忽然變成唾手可得的零組件，也帶動了小型無人機的發展。

## 結構

陀螺儀的裝置，一直是航空和航海上航行姿態及速率等最方便實用的參考儀錶。

基本上陀螺儀是一種機械裝置，其主要部分是一個對旋轉軸以極高角速度旋轉的轉子，轉子裝在一支架內（見圖一a）；在通過轉子中心軸XX1上加一內環架，那麼陀螺儀就可環繞飛機兩軸作自由運動；然後，在內環架外加上一外環架；這個陀螺儀有兩個平衡環，可以環繞飛機三軸作自由運動，就是一個完整的空间陀螺儀（space gyro）。

## 特性

陀螺儀用在飛機飛行儀錶的心臟地位，是由於其兩個基本特性：一為定軸性（inertia 或 rigidity），另一是逆動性（precession），這兩種特性都是建立在角動量守恆的原則下。

### 定軸性

物体维持自身转动状态并对抗改变的能力称为转动惯量，其由相对于特定旋转轴的质量分布决定，对多质点物体转动惯量 WIKINIUM\_MATH\_PH\_0 ，概言之：质量越大、对轴距离越远，转动惯量越大。一方面陀螺转子的对轴对称性结构使得其具备了同质量物体较大的对轴转动惯量，意味着其在同阻力扭矩情况下能够更长时间保持原始运动状态；另一方面在轴的、小摩擦与无角自由度限制的支点使得外力无法藉此产生较大且有效的阻力扭矩；因此當陀螺轉子以極高速度旋轉時，其转动得以维持并保持其轴指向一個相对固定的方向，這種物理現象稱為陀螺儀的定軸性或慣性。

在運轉中的陀螺儀，如果外界施一力在轉子上，此力对支点的力矩当可分解为顺轴方向和垂直于轴方向两个分力矩；前者使陀螺加速、减速，但不会改变转轴方向；后者的时间积分将会逐渐改变转动方向（通常是短时较小而随时间逐渐积累增大），并产生相对于原轴的章动（新的旋转轴原轴旋转，如转速降低时陀螺受重力作用时的非垂直旋转）。

### 逆動性

在運轉中的陀螺儀，如果外界施一作用或力矩在轉子旋轉軸上，則旋轉軸並不沿施力方向運動，而是順著轉子旋轉向前90度垂直施力方向運動，此現象即是逆動性。逆動性的大小也有三個影響的因素：外界作用力愈大，其逆動性也愈大；轉子的轉動慣量愈大，逆動性愈小；轉子的角速度愈大，逆動性愈小。而逆動方向可根據逆動性原理取決於施力方向及轉子旋轉方向。

## 相關條目

* 陀螺
* 平衡環架
* 角動量
* 科里奧利力
* 賽格威
* 加速規
* 姿态指引仪
* 自行車及摩托車的動力學
* 逆操舵
* 歐拉角
* 飛輪
* 慣性測量單元
* 磁強計
* 膛線
* 剛體動力學
* 陀螺罗经

## 註腳

## 參考資料

* 李春霖譯 飛行概要圖解 徐氏基金會 12～15頁
* W. J. Hesse, N. V. S. Mumford, Jr., Jet Propulsion for Application 大學圖書出版社 6～7頁　民國七十一年三月
* E. H. J. Pallett, V. Brown, Aircraft Instruments Principles and Applications 滄海書局 第五章
* J. Roskan, Airplane Flight Dynamics ＆Automatic Flight Controls, Part Ⅰ 滄海書局 25～28頁
* and , "*Über die Theorie des Kreisels*" (Tr., About the theory of the gyroscope). Leipzig, Berlin, B.G. Teubner, 1898-1914. 4 v. illus. 25 cm.

* The Precession and Nutation of a Gyroscope （页面存档备份，存于互联网档案馆）
* Everything you needed to know about gyroscopes （页面存档备份，存于互联网档案馆）
* Videos of gyroscopes working （页面存档备份，存于互联网档案馆）
* Project in which gyroscopes are used to drive a robotic arm （页面存档备份，存于互联网档案馆）
* Theory and Design of Micromechanical Vibratory Gyroscopes Vladislav Apostolyuk
# 加拿大重水铀反应堆[编辑]

秦山第三期工程的机组1号和2号, 位于中国浙江省 (30.436° N 120.958° E): 由秦山第三核電有限公司擁有和經營的兩個CANDU 6反應堆，由加拿大原子能有限公司（AECL）設計。 請注意，該安裝本質上是兩個獨立工廠，继承CANDU 6的設計。
**加拿大重水铀反应堆**或稱「CANDU反應爐」或是「坎度堆」，是加拿大原子能有限公司、安大略水電公司和加拿大奇異公司聯手於1954年開始研發的壓水式重水反應爐。SNC-Lavalin於2011年買下CANDU反應爐的技術。
CANDU反應爐使用重水當作中子減速劑和反應爐冷卻劑，
核燃料使用未經濃縮的天然鈾礦。甚至可以直接使用混合氧化物核燃料(MOX fuel)
或是再處理鈾

當作燃料。CANDU反應爐利用核分裂的熱能產生電力。CANDU源自「CANada Deuterium Uranium」。

有兩種主要類型的CANDU反應堆，最初的設計大約500 MWe，旨在用於大型工廠的多反應堆裝置，以及600 MWe級的合理化**CANDU 6**，設計用於單一 獨立單元或小型多單元工廠。 **CANDU 6**機組在魁北克和新不倫瑞克以及巴基斯坦，阿根廷，韓國，羅馬尼亞和中國建成。 非CANDU 6設計的一個例子被出售給了印度。 該多機組設計僅在加拿大安大略省使用，隨著該省安裝更多機組，該機組的規模和功率不斷增加，在達林頓核電站安裝的機組達到約880  MWe。 以與**CANDU 6**類似的方式合理化大型單元的努力導致了**CANDU 9**。

## 原理

加拿大重水铀反应爐使用重水作中子減速劑，效率是普通的水的1700倍，而且重水吸收的中子比普通的水少。所以重水反應爐可以使用未經濃縮的鈾（0.7%鈾-235，其餘大部分的成分為鈾-238），甚至再處理鈾當作燃料。但和輕水反應爐相比，加拿大重水铀反应爐需要更多的核燃料以達到相同的發電量。
重水也負責把核分裂的熱能傳送到蒸氣產生器，產生的蒸氣驅動渦輪發動機，再經過發電機產生電力。
加拿大重水铀反应爐的燃料是橫的放的（平行於地面），可以在正常運轉下更換燃料，不像輕水反應爐，燃料是直的放的（垂直於地面），更換燃料前必須停機。而且橫的放的燃料在過熱時會彎曲，自然地減慢核分裂反應。

此外，加拿大重水铀反应爐使用電磁力作為控制棒的動力，所以沒有停電的問題。

CANDU6的冷卻劑的規格如下

|  |  |
| --- | --- |
| 輸入口的溫度 | 266℃
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| 輸出口的溫度 | 310℃
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| 輸出口的壓力 | 10MPa
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## CANDU6加強版（Enhanced CANDU6, EC6）

建立在CANDU6的基礎之上，配搭效率更佳的渦輪發動機。是700MWe第三代反應爐，設計使用年限為60年，每年的容量因子大於92%。可以直接使用天然鈾礦當作燃料，適用於小型規模或是中等規模的輸電網路。

## 核燃料的循環

CANDU燃料循環可能的的範圍：CANDU反應堆可以接受多種燃料類型，包括來自輕水反應堆的已被用過的燃料
一個重水設計可以維持比輕水反應堆更低濃度裂變原子的連鎖反應，從而可以使用一些替代燃料; 例如，從已被用過的輕水堆燃料中“回收鈾”（RU）。 CANDU設計用於鈾含量僅為0.7％的天然鈾，因此含有0.9％鈾-235的RU是一種豐富的燃料。 這從鈾中進一步提取了30-40％的能量。開發中的DUPIC（直接使用廢壓縮堆燃料在CANDU中）可以在不進行後處理的情況下進行回收。 燃料在空氣中氧化（氧化），然後在氫氣（還原）中破碎成粉末，然後形成CANDU燃料顆粒。 坎杜堆也可以從更豐富的釷中生产燃料。 這種情況正在印度被調查，以利用其天然釷儲備。

甚至比輕水堆更好，坎杜堆可以使用鈾和钚氧化物（MOX燃料）的混合物，钚既可以來自拆解的核武器，也可以使用再加工的反應堆燃料。 再加工钚中的同位素混合物對武器沒有吸引力，但可用作燃料（而不僅僅是核廢料），而燃燒武器級钚則消除了核武器擴散危險。 如果目的是明確地從乏燃料中燃燒钚或其他锕系元素，那麼建議使用特殊的惰性基質燃料，以便比MOX燃料更有效地完成此項工作。 由於它們不含鈾，這些燃料不會生产任何額外的钚。

## 大事紀

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| 1954年 | Wilfrid B. Lewis 促成 Atomic Energy of Canada Limited、Ontario Hydro和Canadian General Electric Company一起研發CANDU反應爐
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| 1962年 | 核能示範機( Nuclear Power Demonstration)成功驗證CANDU概念可行，包含在反應爐運轉中更換燃料，以及重水可以同時作為中子減速劑和反應爐的冷卻劑
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| 1968年 | 第一座CANDU反應爐（Douglas point nuclear generating station（页面存档备份，存于互联网档案馆））開始運轉
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| 1971年 | 皮克靈核電站A A unit 1的一號機組開始商轉。
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| 1971-1973年 | 皮克靈核電站A的四座CANDU機組開始商轉
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| 1972年 | 巴基斯坦的喀拉蚩核電廠的一號機開始商轉
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| 1977-1979年 | 布魯斯核電站A的四座CANDU機組開始商轉
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| 1983年 | 加拿大的Point Lepreau核電站和Gentilly-2核電站開始商轉；南韓的月城核電站的一號機開始商轉
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| 1983-1986年 | 皮克靈核電站B的四座CANDU機組開始商轉
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| 1984年 | 阿根廷的恩巴爾賽核電站開始商轉
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| 1984-1987年 | 布魯斯核電站B的四座CANDU機組（各915MWe）開始商轉
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| 1987年 | 在加拿大工程百年的紀念活動，CANDU反應爐獲得十大成就之一的殊榮
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| 1990-1993年 | 達靈頓核電站的四座CANDU機組開始商轉
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| 1996年 | 羅馬尼亞的切爾納沃德核電廠的一號機開始商轉
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| 1997-1999年 | 南韓的月城核電站二號機、三號機和四號機開始商轉
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| 2002-2003年 | 中國的秦山核電廠三期的兩座CANDU機組開始運轉
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| 2007年 | 羅馬尼亞的切爾納沃德核電廠的二號機開始運轉
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* 核子反應爐列表

## 參考文獻

* （英文）The Evolution of CANDU Fuel Cycles and Their Potential Contribution to World Peace（页面存档备份，存于互联网档案馆）
* （英文）Candu Energy Inc.（页面存档备份，存于互联网档案馆）
* （英文）Organization of CANDU Industries
* （英文）CANDU Owner's Group（页面存档备份，存于互联网档案馆）
* （英文）CBC Digital Archives - Candu: The Canadian Nuclear Reactor（页面存档备份，存于互联网档案馆）
* （英文）Will CANDU do? Walrus Magazine（页面存档备份，存于互联网档案馆）
# 快中子增殖反应堆[编辑]

前蘇聯BN350實驗反應器
快滋生反應器原理圖
**快中子增殖反應堆**（Fast breeder reactor），或稱**快中子滋生反應堆**、**快滋生反應堆**、**快堆**等，是一種核子反應器，核燃料和一顆快中子在核分裂後產生更多的中子，且利用增殖性材料吸收快中子後形成可裂变物质，產生的燃料多於消耗的燃料。另外也有利用熱中子進行滋生反應的「熱滋生反應器」。

## 原理

核燃料中包含两种成份，一种是如铀-235、钚-239等容易产生分裂的同位素，称为“可裂变物质”，另一种是如铀-238等的，捕捉到一个中子后可以转变为相对应的可裂变物质，因此称为“增殖性材料”，如铀-238可转变为钚-239，钍-232可转变为铀-233。

核燃料进行裂变反应时，每次的裂变会产生2到3个中子，如果反应器的核裂变都将由快中子所诱发，这类的反应器就称为快中子反应器。快中子有的会逃出核心、被其它材料吸收或被燃料本身吸收，若能有至少一个中子能再诱发分裂，核反应就能持续下去，形成鏈反應。而在反应器中，可裂变物质一方面因分裂而消耗，另一方面却因增殖性材料捕获中子变为可裂变物质而增加，若增加的速度快过消耗的速度，这种反应器就称为滋生反应器。

由于快中子反应器的中子未經任何核反應就離開爐心比例较大，因此爐心外围會包上一层由增殖性材料组成的围包（blanker）。增殖性材料吸收由核心逃離出来的中子後，轉變為可裂變物質，可蒐集作為下一座快中子反應器的核燃料。由於是將原本不足以進行連鎖反應的材料變成可以使用的材料，因此有增加鈾礦利用率100倍的可能性，對於核燃料有限的問題有很大的幫助。但是製造出來的核燃料也可被用於製造核武器，因此快滋生反應器的研發是有疑慮的。

另一方面，需尽量增加每个中子诱发分裂而释放出来的中子数（称为η值），理论上至少要达到2，若中子没有消耗，则其中一个用于诱发下一个核分裂，另一个则被增殖性材料吸收，这样可裂变物质增加的速度才能刚好等于消耗速度，由此可知滋生反应器的η值必须大于2。以铀-235、钚-239和铀-233等做为可裂变物质的η值，在快中子反应器中分别为2.10、2.45和2.31，且铀-238也是含量最多的铀同位素，故大部分發展快中子增殖反應堆的國家都以钚-239为可裂变物质，以铀-238为增殖性材料。只有蘇聯是用20-30%的鈾-235作為可裂變物質

。

## 歷史

快中子增殖反應器的想法始於第二次世界大戰的原子彈計畫。戰爭結束後的二十年間，蘇聯、英國、法國、德國、日本和印度跟隨美國的腳步研發快中子增殖反應器。大部分國家都使用液態鈉或鈉鉀合金作為冷卻劑，即鈉冷快中子反應爐，發電原理和壓水反應爐相似，都是冷卻劑從反應爐帶出熱能，經過蒸氣產生器產生蒸氣驅動渦輪機和發電機產生電力。但和壓水反應爐不同的是，鈉冷快中子反應爐的冷卻劑的溫度控制在883℃（鈉的沸點），壓力也不需要太高。但鈉冷快中子反應爐遇到最大的問題是鈉極易和空氣與水產生激烈反應，幾乎所有的鈉冷快中子反應爐都遇過冷卻劑洩漏引起火災的事件。而且維護一個含有大量液態鈉的反應器困難且耗時，因此建好的鈉冷快中子反應爐大部分的時間都在停機維修。目前美國、英國、法國和德國都已停止研發快中子增殖反應器，只有印度、俄羅斯和中國等國家仍有研發的计划。

世界上主要的實驗性或是示範性快中子增殖反應爐：

| 反应堆 | 國家 | （百萬瓦特電能） | （百萬瓦特熱能） | 運轉時間
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| --- | --- | --- | --- | --- |
| FBTR |  印度 |  | 40 | 1985-
 |
| PFBR |  印度 | 500 |  | 建造中
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| 常陽機（常陽） |  日本 |  | 140 | 1977-(目前停機中)
 |
| 文殊機（もんじゅ） |  日本 | 280 |  | 1991-2016
 |
| BR-5 |  苏联 /  俄羅斯 | 5 |  | 1959-2004
 |
| BOR-60 |  苏联 /  俄羅斯 | 12 |  | 1969-
 |
| BN-350 |  苏联 /  哈萨克斯坦 | 350 |  | 1972-1999
 |
| BN-600 |  苏联 /  俄羅斯 | 600 |  | 1980-
 |
| BN-800 |  俄羅斯 | 800 |  | 2016-
 |
| DFR |  英国 | 15 |  | 1959-1977
 |
| PFR |  英国 | 250 |  | 1974-1994
 |
| EBR-I |  美国 | 0.2 |  | 1951-1963
 |
| EBR-II |  美国 | 20 |  | 1963-1994
 |
| Fermi 1 |  美国 | 66 |  | 1963-1972
 |
| SEFOR |  美国 |  | 20 | 1969-1972
 |
| 快中子通量试验设施反应堆（FFTF） |  美国 |  | 400 | 1980-1993
 |
| 中国实验快堆（CEFR） |  中国 | 20 | 65 | 2011-
 |
| 快堆示范堆（CFR-600） |  中国 | 60 | 150 | 2026-
 |
| 快堆商用堆（CFR-1000） |  中国 | 100 | ??? | in plan
 |

## 鈉冷快中子反應爐

第四代反應爐之一。早在數十年前，當時美、蘇、英、法、日等核能工業較先進國家已進行快滋生反應爐之先導型研究與發展；但儘管快滋生反應有其誘人之處，卻不可諱言其複雜的設計與控制，許多技術問題尚待解決。過去運轉之快滋生反應爐大都為小型實驗爐或大型展示爐（蘇俄BN-600除外），尚無實際建造過大型商轉之快滋生反應爐。此外，2006年以前，國際原料鈾價格長期偏低，核能產業沒有大舉研發及投資發展快滋生反應爐的迫切性，致快滋生反應爐發展緩慢，研發進度遲延了很長一段時間。

優點

* 反應爐內無需維持高壓。
* 液態鈉熱焓高，反應爐功率密度高。

技術瓶頸

* 建造成本很高。
* 鈉接觸空氣會迅速氧化。
* 鈉接觸水或空氣會迅速燃燒爆炸。
* 目前世界上液態鈉快滋生反應爐皆失敗於鈉洩漏之燃燒。

## 液態鉛(鉛/鉍)快滋生反應爐

第四代反應爐之一。

優點

* 鉛/鉍比鈉有更小的中子吸收截面。
* 可設計為裝置容量1200MWe等級的大型核電廠 。
* 非常長的更換燃料週期。
* 反應爐內無需維持高壓。
* 液態鉛熱焓高，反應爐功率密度高。

技術瓶頸

* 鉛融點為327℃，不容易液化，故必須刻意保持在液化狀態。
* 鉛蒸汽有劇毒，運轉人員的安全堪慮。
* 建造成本较其他反应堆更高。
* 鉛密度较大，质量可能大于其他反应堆，在抗地震方面有疑慮。
* 鉛接觸空氣會氧化，化學特性會改變。

## 另見

* 核武
* 日本核研究

## 參考資料及外部連結

* 科學月刊1978年6月102期 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
* 科學人雜誌－－科學馬戲團 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
# 负染色法

**负染色法**（英語：negative stain）是一种染色方法，常用于不透光液体标本的镜检。由于其染色处理过程并非针对菌体本身，故又称**衬托染色法**、**间接染色法**。在负染色法中，标本不需要热固定，细胞不会因为化学药物的影响而变形，对于不易染色的细菌或病毒也能观察。

## 染色原理

负染色法需要使用酸性染料来染色，如伊红或苯胺黑。因为细菌体表面带负电，而酸性染料的色原也带负电，所以色原只能将背景染色，才能使没有染色的细胞很容易的被观察到。一些染色剂，如四氧化锇和铁氰化锇，化学活性非常强。作为强氧化剂，它们主要与交键类脂和不饱和碳碳键反应，从而改变样本组织的生物膜特性并将其染色。

## 染色剂

就透射电子显微镜来说，原子所带电子的不透明度与其原子序数有关，也就是和核外电子数有关。所以应选择有较强的电子散射能力且易被生物吸附的试剂作为负染色剂，一些常用的负染色剂有钼酸铵、乙酸铀酰、甲酸铀酰、磷钨酸、四氧化锇、锇铁氰化钾等。

使用负染色法可以看到普通光学显微镜下无法看清的结构。该方法主要用于观察病毒、细菌、细菌鞭毛、生物膜等结构，这些结构的电子散射能力均较低。

## 染色过程

在亮视野显微镜术中通常使用黑色染料（如苯胺黑）进行负染色。如将载玻片上湿的细菌培养物标本与负染色剂混合再进行干燥后观察。用显微镜观察细菌菌体或它们的孢子时，会发现图像的背景很暗，而菌体很明亮，这也是负染色法的名称来由。如果没有合适的染料，也可以使用普通的防水记号笔来进行负染色。
# 氟化鈾醯[编辑]

| 氟化鈾醯
 |
| --- |
|  |
| 首选IUPAC名 Uranium fluoride oxide
 |
| 别名
 | Uranium oxyfluoride
 |
| 识别
 |
| CAS号
 | 13536-84-0 Y |
| PubChem
 | 6432077 |
| SMILES
 | 展开* O=[U](F)(F)=O
 |
| 性质
 |
| 化学式
 | UO2F2 |
| 摩尔质量
 | 308.02 g·mol⁻¹
 |
| 熔点
 | 300°C时分解
 |
| 沸点
 | 升华
 |
| 溶解性（其他溶剂）
 | VS
 |
| 若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。
 |

**氟化鈾醯**（UO2F2），铀的化合物的一种，是在六氟化铀和空气中的水分的直接反应产物，也是六氟化铀氧化或与金属反应时生成的中间化合物。非常容易溶于水，有很强的吸水性，与水反应后由亮橙色变为黄色。氟化鈾醯在300℃的空气中表现稳定，当温度升高时，缓慢分解成U3O8，并释放出有毒气体。

## 毒理学

一般来说，氟化铀酰尽管都是由高浓缩铀生成，会有略强的放射性，但其化学危害远比物理放射性危害明显。氟化鈾醯具有强烈腐蚀性，吸入或摄入可能会致命，皮肤接触虽然会延缓其效果，但仍然相当危险。

## 参考资料

Appendix A of the PEIS (DOE/EIS-0269) A literature review on the chemical and physical properties of uranyl fluoride, Myers, W.L. (Los Alamos National Lab., NM (USA) Illinois Univ. Urbana, IL (USA).
# 各国铀储备量列表[编辑]

主要国家
**铀储备量**是指可供开采的铀资源储备，不计同位素。即使不考虑增殖反应堆所产生的副产品（例如钚），铀储备量中所蕴含的核裂变能量远大于地球上所有化石燃料（甚至包括甲烷气水包合物）的能量之和。有一些元素例如钍可以用来生成铀，并且副产品可以用于热发电。很多加拿大、格陵兰、西伯利亚和南极洲的地区因为永久冻土而没有进行勘探，其中可能含有大量未被发现的储备。

## 列表

这个列表基于欧洲核能协会和世界核协会的数据。

| 国家
 | 世界核协会 | 欧洲核能协会 |
| --- | --- | --- |
| 万吨 | 占比 | 万吨 | 占比
 |
|  澳大利亞 | 167.3 | 31.0% | 72.5 | 22.0%
 |
|  哈萨克斯坦 | 65.1 | 12.0% | 37.81 | 11.5%
 |
|  加拿大 | 48.5 | 9.0% | 32.92 | 10.0%
 |
|  俄羅斯 | 48 | 8.9% | 17.24 | 5.2%
 |
|  南非 | 29.5 | 5.5% | 28.44 | 8.6%
 |
|  纳米比亚 | 28.4 | 5.3% | 17.64 | 5.3%
 |
|  巴西 | 27.9 | 5.2% | 15.74 | 4.8%
 |
|  尼日尔 | 27.2 | 5.0% | 24.31 | 7.4%
 |
|  美国 | 20.7 | 3.8% | 33.9 | 10.3%
 |
|  中华人民共和国 | 17.1 | 3.2% | - | -
 |
|  约旦 | 11.2 | 2.1% | - | -
 |
|  乌兹别克斯坦 | 11.1 | 2.1% | 7.24 | 2.2%
 |
|  乌克兰 | 10.5 | 1.9% | 13.5 | 4.1%
 |
|  印度 | 8 | 1.5% | - | -
 |
|  蒙古国 | 4.9 | 0.9% | - | -
 |
| *其它* | 15 | 2.8% | 28.76 | 8.7%
 |
| 总计 | 540.4 | 100% | 330 | 100%
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| --- | --- | --- | --- | --- |

下面的列表数据基于除了世界核协会和欧洲核能协会以外的资料。

| 国家 | 万吨
 |
| --- | --- |
|  印度 | 11.5
 |
|  爱沙尼亚 | 6
 |
|  亞美尼亞 | 3
 |
|  印度尼西亞 | 2.5
 |
|  马拉维 | 探明储量
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# 约翰·埃姆斯利[编辑]

| 约翰·埃姆斯利 |
| --- |
| 出生 | 1938年12月  （87歲） |
| 职业 | 化学家、作家、science journalist  |
| 奖项 | GDCh Prize For Journalism And Literature  |

**约翰·埃姆斯利**（John Emsley，1938年12月19日—），英国科普作家，专长为化学。曾为独立报《本月分子》专栏写了6年稿。

## 科普图书

* *Islington Green: A Book of Revelation* 2012
* 《构造大自然的基础材料》 *Nature's Building Blocks: an A-Z Guide to the Elements* 2001, 2nd edition 2011.
* 《探寻物质之谜：创造健康、富足和可持续的世界》 *A Healthy, Wealthy, Sustainable World*, Royal Society of Chemistry, 2010
* *Molecules of Murder*, Royal Society of Chemistry, 2008
* *Better Looking, Better Living, Better Loving* Wiley-VCH 2007
* 《致命元素：毒药的历史》 *The Elements of Murder: a History of Poison*, Oxford University Press, 2005
* 《虚荣心、生命力和生殖力》 *Vanity, Vitality, and Virility*, Oxford University Press, 2004
* 《磷元素令人震惊的历史》 *Shocking History of Phosphorus*, 2000. US Edition *The 13th Element: The Sordid Tale of Murder, Fire, and Phosphorus*, 2006
* *Was it something you ate?*, co-author P.Fell, Oxford University Press, 1999
* 《分子探秘：影响日常生活的奇妙物质》 *Molecules at an Exhibition*, Oxford University Press, 1998
* *The Elements*, 3rd edition, Oxford University Press, 1998
* 《消费者化学制品指南》 *The Consumer's Good Chemical Guide: Separating Facts from Fiction about Everyday Products*, W.H. Freeman, 1994.

* Biography and list of awards
* John Emsley's website
* List of reviews and research papers （页面存档备份，存于互联网档案馆）
# 氮族元素

| 15族元素在週期表中的位置 |
| --- |
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|  |  |  |
| --- | --- | --- |
| 氫（非金屬） |  | 氦（惰性氣體） |
| 鋰（鹼金屬） | 鈹（鹼土金屬） |  | 硼（類金屬） | 碳（非金屬） | 氮（非金屬） | 氧（非金屬） | 氟（鹵素） | 氖（惰性氣體） |
| 鈉（鹼金屬） | 鎂（鹼土金屬） |  | 鋁（貧金屬） | 矽（類金屬） | 磷（非金屬） | 硫（非金屬） | 氯（鹵素） | 氬（惰性氣體） |
| 鉀（鹼金屬） | 鈣（鹼土金屬） |  | 鈧（過渡金屬） | 鈦（過渡金屬） | 釩（過渡金屬） | 鉻（過渡金屬） | 錳（過渡金屬） | 鐵（過渡金屬） | 鈷（過渡金屬） | 鎳（過渡金屬） | 銅（過渡金屬） | 鋅（過渡金屬） | 鎵（貧金屬） | 鍺（類金屬） | 砷（類金屬） | 硒（非金屬） | 溴（鹵素） | 氪（惰性氣體） |
| 銣（鹼金屬） | 鍶（鹼土金屬） |  |  | 釔（過渡金屬） | 鋯（過渡金屬） | 鈮（過渡金屬） | 鉬（過渡金屬） | 鎝（過渡金屬） | 釕（過渡金屬） | 銠（過渡金屬） | 鈀（過渡金屬） | 銀（過渡金屬） | 鎘（過渡金屬） | 銦（貧金屬） | 錫（貧金屬） | 銻（類金屬） | 碲（類金屬） | 碘（鹵素） | 氙（惰性氣體） |
| 銫（鹼金屬） | 鋇（鹼土金屬） | 鑭（鑭系元素） | 鈰（鑭系元素） | 鐠（鑭系元素） | 釹（鑭系元素） | 鉕（鑭系元素） | 釤（鑭系元素） | 銪（鑭系元素） | 釓（鑭系元素） | 鋱（鑭系元素） | 鏑（鑭系元素） | 鈥（鑭系元素） | 鉺（鑭系元素） | 銩（鑭系元素） | 鐿（鑭系元素） | 鎦（鑭系元素） | 鉿（過渡金屬） | 鉭（過渡金屬） | 鎢（過渡金屬） | 錸（過渡金屬） | 鋨（過渡金屬） | 銥（過渡金屬） | 鉑（過渡金屬） | 金（過渡金屬） | 汞（過渡金屬） | 鉈（貧金屬） | 鉛（貧金屬） | 鉍（貧金屬） | 釙（貧金屬） | 砈（類金屬） | 氡（惰性氣體） |
| 鍅（鹼金屬） | 鐳（鹼土金屬） | 錒（錒系元素） | 釷（錒系元素） | 鏷（錒系元素） | 鈾（錒系元素） | 錼（錒系元素） | 鈽（錒系元素） | 鋂（錒系元素） | 鋦（錒系元素） | 鉳（錒系元素） | 鉲（錒系元素） | 鑀（錒系元素） | 鐨（錒系元素） | 鍆（錒系元素） | 鍩（錒系元素） | 鐒（錒系元素） | 鑪（過渡金屬） | 𨧀（過渡金屬） | 𨭎（過渡金屬） | 𨨏（過渡金屬） | 𨭆（過渡金屬） | 䥑（預測為過渡金屬） | 鐽（預測為過渡金屬） | 錀（預測為過渡金屬） | 鎶（過渡金屬） | 鉨（預測為貧金屬） | 鈇（貧金屬） | 鏌（預測為貧金屬） | 鉝（預測為貧金屬） | 鿬（預測為鹵素） | 鿫（預測為惰性氣體） |

碳族 ←    → 氧族
 |
|

| IUPAC族編號 | 15
 |
| --- | --- |
| 以元素命名 | 氮族元素 |
| CAS族編號 （美國，pattern A-B-A） | VA
 |
| 舊IUPAC族編號 （歐洲，pattern A-B） | VB
 |

---

 |
| ↓ 週期 |
| 2
 | 氮 (N) 7 非金屬 |
| 3
 | 磷 (P) 15 非金屬 |
| 4
 | 砷 (As) 33 類金屬 |
| 5
 | 銻 (Sb) 51 類金屬 |
| 6
 | 鉍 (Bi) 83 貧金屬 |
| 7
 | 鏌 (Mc) 115 貧金屬 |
|

---

**圖例**

|  |
| --- |
| 原始核素 |
| 放射性元素
 |
| 原子序顏色：
固體、液體、氣體 |

 |
| * 查
* 论
* 编
 |

**氮族元素**是指元素週期表上第15族（**ⅤA族**）的元素，位于碳族元素和氧族元素之间。氮族元素包含氮（N）、磷（P）、砷（As）、锑（Sb）、铋（Bi）、镆（Mc），其中氮和磷為典型的非金屬元素，砷和銻為類金屬，鉍和鏌則為貧金屬。此外鏌為人造元素，具極高的放射性。在标准状况下，除氮单质为气体外，其他元素的单质均为固体。它们也可以被称为 **pnictogen** （来自古希臘語 πνίγειν(pnígein) *，意指窒息、扼殺，+ -ct- + -o- +* -gens*，意指素）*

本族元素在化合物中可以呈现-3、+3、+5等多种化合价，它们的原子最外层都有5个电子，離子的最高正价都是+5价。

## 物理性质

|
 元素名称

 |
元素符号

 |
原子半径（nm）

 |
主要化合价

 |
状态(标况)

 |
密度

 |
熔点（℃）

 |
沸点（℃）

 |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 氮 | N | 0.075 | -3，-2，-1，0，+1，+2，+3，+4，+5，+6 | 气体 | 1.251克/升 | -209.9 | -195.8
 |
| 磷 | P | 0.110 | -3，0，+3，+5 | 固体 | 1.82克/立方厘米（白磷），2.34克/立方厘米（红磷） | 44.1 | 280
 |
| 砷 | As | 0.121 | -3，0，+3，+5 | 固体 | 5.727克/立方厘米 | 817 | 613
 |
| 锑 | Sb | 0.141 | 0，+3，+5 | 固体 | 6.684克/立方厘米 | 630.7 | 1750
 |
| 铋 | Bi | 0.152 | 0，+3，+5 | 固体 | 9.80克/立方厘米 | 271.3 | 1560
 |
| 镆 | Mc | 0.162*(推測)* | 0，+1，+3*(推測)* | 固體*(推測)* | 11克/立方厘米*(推測)* | 400*(推測)* | 1100*(推測)* |

## 化学性质

氮族元素的气态氢化物化学式可用RH3表示，例如氨（NH3）、膦（PH3）、胂（AsH3）等。最高氧化物的化学式可用R2O5表示，其对应水化物为酸且酸性變化的趨勢為HNO3＞H3PO4＞H3AsO4。

### 氮族元素常見的化學反應方程式

N2+O2 = 2NO（大气放电）

2NO+O2 = 2NO2

3NO2+H2O = 2HNO3+NO（大气固氮）

N2+3H2=2NH3（高温高压、催化剂）

NH4Cl = NH3↑+HCl↑

NH3+HCl = NH4Cl

4NH3+5O2 = 4NO+6H2O（加热、催化剂）

2NO+O2 = 2NO2

3NO2+H2O = 2HNO3+NO↑（製硝酸）

4HNO3 = 2H2O + 4NO2↑+O2↑

Cu+4HNO3（浓） = Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O （其浓溶液与金属反应以鎂、銅为分界线）

|  |  |  |
| --- | --- | --- |
| 左方一族：
 | **氮族元素 第15族** | 右方一族：
 |
| **碳族元素** | **氧族元素** |

* 氮族元素的氢化物
# 核技术[编辑]

对一些人来说，烟雾探测器是最常见的核技术的应用
**核技术**是关于原子核的核反应技术，其中比较重要和已经投入实用的有核动力、核医学和核武器。核技术的应用十分广泛，烟雾探测器、瞄准具等也都运用了核技术。

## 历史和科学背景

### 发现

1896年，亨利·贝克勒尔调查铀盐磷光时，发现了后来被称为放射性的新现象。他、皮埃尔·居里和玛丽·居里开始调查这一现象，并在此过程中分离出了具有高度放射性的镭元素。他们发现，放射性物质会产生强烈而具穿透性的三种射线，并以希腊字母α、β和γ命名。有些种类的辐射可以穿过普通物质，而大量辐射都可有害。所有的早期研究人员都受到了晒伤一样的各类辐射灼伤，但并没有为此留心。

庸医们注意到了放射性的这些新现象（就像早期电和磁的发现那样），于是提出了许多涉及放射性的专利药物和治疗。

人们逐渐认识到，放射性衰变产生的辐射是电离辐射，而即便是极小剂量的辐射也可能造成严重的长期危害。许多从事放射性的科学家都因暴露于辐射而死于癌症。放射性专利药物大多消失了，但放射性物质的其他应用仍然存在，例如使用镭盐在仪表上产生发光表盘。

随着人们对原子的认知加深，放射性的性质变得更加清晰。一些较大的原子核并不稳定，因此在随机时间间隔之后发生衰变（释放物质或能量）。贝克勒尔和居里发现的三种辐射也得到了更充分的了解。α衰变时，原子核释放α粒子，α粒子由两个质子和两个中子构成，相当于氦核。β衰变则释放β粒子，即高能电子的释放。γ衰变释放γ射线，这一射线不是物质，而是高频率的电磁辐射，即能量，这种类型的辐射是最危险、最难以阻挡的。所有三种辐射都会在某些元素中自然出现。

### 核裂变

在自然核辐射中，副产物与其产生的核子相比非常小。核裂变是将核分裂成大致相等的部分，并在该过程中释放能量和中子的过程。如果这些中子被另一个不稳定的核捕获，则它们也可以引发进一步裂变，导致链式反应。

### 核聚变

如果核子被迫互相碰撞，它们可能会发生核聚变。该过程可以释放也可以吸收能量。由于组成原子的核子越多，它的核结合能就越高，所以当所得到的核子比铁核更轻时，聚变通常会释放出能量；当核子比铁核重时则通常会吸收能量。恒星就从氢和氦的聚变中获得能量。

## 核武器

核武器是一种爆炸性武器，它的破坏力来自核反应（核裂变，或核裂变与核聚变的组合）。两种反应都从相对少量的物质中释放出巨大的能量。即使是小型核装置也可以通过爆炸、火灾和辐射等破坏一个城市。核武器被认为是大规模杀伤性武器，自出现以来，其使用和控制一直是国际政策的一个主要关注点。

## 民用

### 核电

核电是有关控制利用核裂变释放能量的核技术，包括核动力推进系统、核能产热、核能产电等。

目前，核电提供了世界电力的约10.6％（2016年），并用于推进航空母舰，破冰船和潜艇（迄今为止，一些港口的经济和恐惧阻碍了运输船舶使用核动力）。所有核电厂都使用核裂变，目前没有人工核聚变作为电力来源。

### 核医学

核技术的医疗应用分为诊断和放射治疗。

成像 - 电离辐射在医学中的最大用途是在医学放射线照相术中使用x射线对人体内部进行成像。这是人类暴露辐射下的最大人造来源。 医疗和牙科X射线成像仪使用钴-60或其它X射线源。许多放射性药物被使用，有时附着于有机分子，用作人体中的放射性示踪剂或造影剂。

辐射也可用放射治疗法被用于治疗疾病。

### 工业应用

因为一些电离辐射可以穿透物质，它们被用于许多的测量方法。作为无损检测和检查的手段，X射线和γ射线用于工业射线成像以生成固体产品内部的图像。待放射线照相的物体被放置在放射源和盒中的照相胶片之间。在一定的曝光时间之后，该胶片被显影并且显示该材料的任何内部缺陷。

**放射性示踪剂** - 因为放射性同位素在化学上表现，大多像非活性元素，某种化学物质的行为可以被用于跟踪放射性。 例子：

* 在封闭系统中将γ示踪剂添加到气体或液体中使得可以在管道中找到孔。
* 将示踪剂添加到电动机的部件的表面使得可以通过测量润滑油的活性来测量磨损。

**石油和天然气勘探** - 核测井用于帮助预测新井或现有井的商业可行性。该技术涉及使用中子或伽马射线源和辐射检测器，其被降低到钻孔中以确定周围岩石的性质，例如孔隙率和光刻。

**道路建设** - 核水分/密度计用于确定土壤，沥青和混凝土的密度。通常使用铯-137作为辐射源。

* 核子时代
* 核电争议
* 核工程
* 核物理

## 参考资料

* Nuclear Energy Institute – Beneficial Uses of Radiation （页面存档备份，存于互联网档案馆）
* Nuclear Technology （页面存档备份，存于互联网档案馆）
* National Isotope Development Center （页面存档备份，存于互联网档案馆） – U.S. Government source of isotopes for basic and applied nuclear science and nuclear technology - production, research, development, distribution, and information
# 氦-3

氦-3，3He|  |
| 基本 |
| 符號 | 3He |
| 名稱 | 氦-3、He-3、Helium-3, 3He, He-3 |
| 原子序 | 2 |
| 中子數 | 1 |
| CAS号 | 14762-55-1 Y |
| 核素数据 |
| 豐度 | 0.000137% (% He on Earth) |
| 半衰期 | 稳定 |
| 母同位素 | 3H (β−) |
| 原子量 | 3.0160293 u |
| 自旋 | 1/2+ |
| 氦的同位素 完整核素表 |

**氦-3**，是氦的同位素之一，元素符號為3He。它的原子核由二顆質子和一顆中子所組成。是穩定同位素。其相對豐度是0.000137%。月球表面的風化層（表皮土）富含著大量的氦-3。

## 用途和分布

因為使用氦-3的熱核反應爐中沒有中子产生（純氦-3融合熱核反應只會產生带正电的質子），故使用氦-3作為能源時不會產生无法屏障的輻射，不會為環境帶來危害。而且在核聚变反应中，氢的三种同位素与氦-3聚变释放出的能量是所有核聚变反应中最大的。因此氦-3是核聚变最理想的燃料。但是因為地球上的氦-3儲量稀少，無法大量用作能源。氦-3通常在无大气层或者大气极其稀薄、磁场不能太强并离恒星较近的天体中相对分布较多，这是因为恒星风中的氕核与氘核聚变生成的氦-3容易被抛射到行星表面土层上。而根據月球探測的結果，月球上的氦-3含量估計約100萬噸以上。预计水星的氦-3资源约为月球的9倍（具体数量存在争议，不一定准确）。

1995年，伽利略号探测器直接将探头伸入木星大气，进行质谱分析的结果表明：氦-3与氦-4的比例约为1:10000。但木星的氦-3资源主要集中在其大气层的内层而非外层，开采和分离难度较大，而气巨星由于必然拥有一定规模的氦-3，气巨星的磁场活动能够把一些等离子体和中性原子流输出到离它近的卫星上，理论上也可以使得该卫星的土壤/岩石层等中沉积少量的氦-3，但相关证据较少，平均通量可能不足，例如木卫一可能有痕量氦-3。太阳大气中的氦-3仅占其氦元素的0.0142%。

* 聚变核燃料
* 能源安全
* 氦-3表面自旋回声

## 有關科幻作品

* 2009月球漫游
* 宇宙世紀科技列表
* 鋼鐵蒼穹
* 月亮的距離
* 機動戰士GUNDAM系列
* LIMIT 極限 小說
* 太空使命

|  |  |  |
| --- | --- | --- |
| 相邻较轻同位素: **氦-2** | 氦-3是 **氦的同位素** | 相邻较重同位素: **氦-4** |
| 母同位素： **鋰-4**（p） **氫-3**（β−） | 氦-3的 **衰變鏈** | 衰變產物為 **稳定** |

## 參考文獻
# 中子辐射[编辑]

中子輻射(n)，可被水擋下。
**中子輻射**（英語：Neutron radiation）是一種由自由中子組成的電離輻射。核裂變的結果是原子會釋放出自由中子，這些自由中子與其他原子的核發生反應形成新的同位素，反過來也可能會產生輻射。自由中子是不穩定的，會衰變成質子，電子和反中微子，平均壽命為881秒（約15分鐘） 。中子輻射為1級致癌物。

## 来源

中子可以從核聚變或核裂變或從任何其他不同的核反應（例如來自放射性衰變或來自粒子相互作用的反應（例如來自宇宙射線或粒子加速器））發射。大的中子源是罕見的，並且通常被限制在諸如核反應堆或粒子加速器（例如散裂中子源）之類的大尺寸裝置。

通過觀察與α粒子反應的鈹核，從而轉化成碳核並發射出中子Be（α，n）C，發現了中子輻射。 α粒子發射體和具有大（α，n）核反應概率的同位素的組合仍然是常見的中子源。

### 裂變中子輻射

核反應堆中的中子通常可以根據其能量分類為慢中子（又稱熱中子）和快中子。慢中子的能量分佈與熱力學平衡狀態下的氣體相似（遵循麦克斯韦-玻尔兹曼分布）。相比於快中子，慢中子更容易被原子核俘獲，因此也是促使元素核轉化的主要方法。裂變過程中產生的中子必須被其它可裂變的原子核俘獲，才能讓核裂變反應繼續進行。較高能量中子的截面（發生核反應的几率）較低，普通核燃料無法俘獲足夠多的快中子以維持鏈式反應，因此爲了減慢快中子的速度，大多數裂變反應堆的設計中都引入了中子減速劑，允許核燃料充分吸收裂變反應產生的中子。一般的中子減速劑包括石墨，普通（輕）水和重水。相比之下，另一種裂變反應堆（快中子增殖反應堆）以及所有的裂变炸弹則都不需要對中子進行減速。元素鈹由於能夠作爲中子反射器或透鏡從而提升裂變反應的效率而經常被使用，其同時也能作爲中子源，是中子彈的關鍵組成部分。

### 宇宙中子

宇宙中子是從地球大氣或表面的宇宙輻射產生的中子。粒子加速器中產生的中子可能比反應堆中遇到的能量明顯更高。他們大多數的核心在到達地面之前被激發;其中一部份與空氣中的核反應。與氮-14的反應導致碳-14被生成，廣泛用於放射性碳測年 。

## 用途

冷、熱中子輻射最常用於散射和衍射實驗，以評估晶體學，凝聚態物理學，生物學，固態化學，材料科學，地質學，礦物學和相關科學中材料的性質和結構。中子輻射也用於部分設施以治療癌性腫瘤，因為其對細胞結構具有高度穿透性和破壞性。中子也可用於在使用膠片時進行稱為中子射線照相術的工業部件的成像，例如通過圖像板進行數字圖像的中子放射檢查，以及用於三維圖像的中子層析成像。中子成像通常用於核工業，空間和航空航天工業以及高可靠性炸藥行業。

## 電離機理和性質

中子輻射通常被稱為間接電離輻射 。它不以與質子和電子的帶電粒子（激發電子）相同的方式電離原子，因為中子沒有電荷。然而，中子相互作用很大程度上是電離的，例如當中子吸收導致γ射線並且伽馬射線（光子）隨後從原子中去除電子時，或者從中子相互作用引起的核反射被電離並導致繼續電離其他原子。因為中子是不帶電的，它們比α射線或β射線更具穿透性。在某些情況下，它們比伽馬輻射更具穿透性，其在原子序數較高的材料中受阻。在諸如氫的低原子序的材料中，低能γ射線可能比高能中子更具穿透性

## 健康影響和屏護

在健康物理中，雖然快中子治療是治療癌症的利器
，但未經控制的中子輻射可能導致危險，此外，中子輻射在其遇到的大多數物質（包括身體組織）中誘導放射性的能力。這通過原子核捕獲中子而發生，原子核被轉化為另一個核素 ，通常是放射性核素 。這個過程佔據了核子武器爆炸釋放的大部分放射性物質。這也是核裂變和核聚變裝置的一個問題，因為它逐漸使設備具有放射性，使其最終必須被替代和處置為低放射性廢物 。

中子輻射的防護依賴於輻射屏障 。與基於光子或帶電粒子的常規電離輻射相比，中子被輕核重複地反彈和減慢（吸收），因此富含氫的材料在屏蔽上比鐵核更有效。光原子用於通過彈性散射來減慢中子，因此它們可以被核反應吸收。然而， 伽馬輻射通常在這種反應中產生，因此必須提供額外的屏蔽來吸收它。必須注意避免使用經過裂變或中子捕獲的核，導致原子核發生放射性衰變 ，產生γ射線。

## 另見

* 中子發射
* 中子彈
* 中子通量
* 中子衍射和中子散射
* 中子射線照相

## 参考资料

* （英文）EPA definitions of various terms （页面存档备份，存于互联网档案馆）
* （英文）Comparison of Neutron Radiographic and X-Radiographic Images （页面存档备份，存于互联网档案馆）
* （英文）Neutron techniques A unique tool for research and development（页面存档备份，存于互联网档案馆）