美國實驗反應裝置

『壹』 二十世紀，核反應堆是一種核反應裝置，為什麼不叫「裝置」而叫「堆」呢

二十世紀，原來子能的實際試驗自，是在美國進行的。1942年，當時歐洲正處於第二次世界大戰中，許多原子科學家都集中到了美國。這一年12月，流亡到美國的義大利科學家恩里柯費米等人，在美國芝加哥大學操場的地下，建造了世界上第一個原子核裂變反應裝置。由於實驗極為保密，工作人員一律不許對外講出自己的工作情況，所以外界一般人是不知道這里的秘密的。這個反應裝置是由鈾和石墨一層隔一層堆積而成的，共有57層，組成一個「堆」。這個「堆」極其龐大，據說光是使用的石墨，就夠為當時全球每個人做一支鉛筆。當時的工作人員為了保密，在對外聯系時，不能暴露真相。在打電報時，就只用一個簡單的詞「Pile」來代表實驗裝置，這個詞的意思就是「堆」。後來，原子核裂變反應裝置為世人所知，已經不成為秘密了，但是那個代號「堆」卻沿用了下來，成為反應裝置的正式名稱。

『貳』 核反應堆的秘密是什麼

提起核反應堆，也許有人會問：既然它是一種核反應裝置，為什麼不叫「裝置」而叫「堆」呢？要揭穿這個秘密，我們來說一段故事。

原子能的實際試驗，是在美國進行的。那是在1942年，當時歐洲正處於第二次世界大戰中，許多原子科學家都集中到了美國。這一年12月，流亡到美國的義大利科學家恩里柯·費米等人，在美國芝加哥大學操場的地下，建造了世界上第一個原子核裂變反應裝置。由於實驗極為保密，工作人員一律不許對外講出自己的工作情況，所以外界一般人是不知道這里的秘密的。

這個反應裝置是由鈾和石墨一層隔一層堆積而成的，共有57層，組成一個「堆」。這個「堆」極其龐大，據說光是使用的石墨，就夠為當時全球每個人做一支鉛筆。

當時的工作人員為了保密，在對外聯系時，不能暴露真相。在打電報時，就只用一個簡單的詞「Pile」來代表實驗裝置，這個詞的意思就是「堆」。後來，原子核裂變反應裝置為世人所知，已經不成為秘密了，但是那個代號「堆」卻沿用了下來，成為反應裝置的正式名稱。

有了反應堆，就可以控制原子核裂變反應的速度，使核能得到和平應用，如發電等。

現在反應堆的種類很多，有壓水堆、天然鈾石墨氣冷堆等等，一般核電站用的是壓水堆。壓水堆就是加壓水型反應堆。在這種反應堆里，裝有核燃料，如鈾235等。為了控制反應速度，反應堆里還裝有許多組控制棒。控制棒一般都是用能吸收中子的材料製成，如銀銦鎘合金、硼鈉等。核燃料在反應堆中排成有規則的堆芯，放在一種堅固的鋼容器里。控制棒由電動機驅動，根據需要來控制中子的多少，從而掌握裂變反應的速度。反應堆在裂變反應時會產生巨大的熱量，這些熱量可以用高壓水帶走。

在核電站里，反應堆是關鍵性裝置。為了將原子核裂變的能量用來發電，還得有一套完整的設備。它除反應堆外，還有蒸發器、汽輪機和發電機等。此外，還有蒸汽和水的管路等。

在用壓水堆作反應堆的核電站里，總共有兩套管道迴路。第一套迴路是通過主泵輸入高壓水，水進入反應堆後，被裂變反應的熱能加溫，高溫水經穩壓器進入蒸發器中，將第二套迴路里的水加溫，變成蒸汽。蒸汽進入汽輪機，帶動汽輪機，汽輪機帶動發電機發電。從汽輪機出來的蒸汽還可以通過冷凝器和泵，進入蒸發器中再次利用。從蒸發器中出來的另一部高壓水還可以返回到反應堆中。

也許有人會擔心，原子能發電站安全嗎？它不會像原子彈那樣爆炸吧？這種擔心是多餘的。首先，原子能發電站和原子彈雖然都是利用原子核釋放的能量工作的，但它們的工作原理和過程是不同的。原子彈的能量釋放速度不能控制，在瞬間進行；而原子能發電站的能量可以通過控制棒控制，按需要慢慢釋放。可見，原子能發電站決不會爆炸。此外，原子能發電站還有多種保護措施。核燃料是放在堅固的鋼容器里，反應堆又裝在用金屬製作的耐壓容器中，而且埋在地下很深的地方。周圍又用水泥等材料，把它嚴密地封鎖起來。即使萬一有原子輻射線泄漏，嚴密的封鎖線也會把它們封鎖在地下，不致泄漏到外面。

『叄』 世界上最大的激光聚變裝置是什麼工作原理

目前世界上最大的激光聚變裝置是位於美國加州勞倫斯•利弗莫爾國家實驗室的「國家點火裝置」，它使用了3000塊玻璃鏡，使一束激光通過反射先分成8束，再分成48束，然後又分成192束，在這一過程中使激光的能量放大了1萬倍，最後讓所有激光束聚焦在很小的靶上，在十億分之三秒的時間內發射出人類有史以來最強的激光，總能量達180萬J，相當於美國所有電站所發電能的500多倍，能夠將把氚氚製成的靶丸瞬時加熱到1億℃，壓力超過1000億個大氣壓，引發聚變反應。

位於美國勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室的國家點火裝置

『肆』 托卡馬克裝置的加熱溫度是多少度

現在石油和煤炭價格飛速上漲，而且使用這些能源會導致環境污染，造成全球變暖，因此人們將目光更多地投到核能上。核反應分為裂變和聚變兩種。目前人類利用的只有裂變能，主要燃料是鈾和釷，但這兩種元素的地球儲量都不多，勉強只夠人類使用數百年。聚變能就不同了，它的主要燃料是氚和氚。氚可從海水中提取，氚則是在反應堆中用中子照射鋰後製得的。地球上的氚和鋰儲量非常豐富，足夠人類使用數十億年。

不過要實現核聚變反應，首先需要外部能量來克服原子核之間的靜電排斥力，加熱溫度須達上億攝氏度，這也是為什麼氫彈爆炸時需要先用一個小型原子彈來引爆的原因。但爆炸產生的能量過於巨大和迅速，難以用來發電。為此，各國科學家們一直在努力探索，希望研製出一種類似核裂變反應堆的裝置，用來控制聚變反應的速度，使其長期穩定地逐漸釋放出能量。如果解決了這項技術，核能將真正成為人類取之不盡、用之不竭的持久能源。

目前科學家們已克服了如何加熱的難題，接下來的難題是如何控制這些具有上億攝氏度、已全部變成高溫等離子體的氚和氚，因為世界上沒有任何容器能夠盛裝它們。

所謂等離子體其實就是在高溫下失去部分電子的原子與脫離原子的正負電子共同組成的氣態帶電物質。20世紀40年代，科學家們提出用封閉的磁場來約束高溫等離子體的建議，因為磁力線是無形的，所以不懼怕高溫。1954年，前蘇聯科學家建成第一個採用磁約束方法實現個別聚變反應的「托卡馬克」裝置，又稱「環流器」。20世紀80年代初，美國和德國科學家首次研製出可以在很短的瞬間輸出微小聚變能量的托卡馬克裝置。

目前世界上最大的托卡馬克裝置是位於英國牛津郡卡勒姆科學中心的「聯合歐洲環」，由歐洲20個國家合作研製。它採用超導電磁線圈環形磁場約束方式，將燃料噴入後可以加熱到1億℃以上的高溫。位於美國新澤西州普林斯頓等離子物理實驗室中的托卡馬克裝置，可以將氚和氚的等離子混合體最高加熱到5.1億℃，比太陽中心的溫度還要熱30倍。但它們輸出的聚變能量都不大，遠小於所消耗的能量。中國也在積極發展自己的核聚變實驗裝置，1984年建成「中國環流器1號」，2006年又建成世界上第一個實現穩態運行的實驗型超導托卡馬克裝置。

由於研製聚變反應堆成本高昂，全世界任何國家都難以獨自承受，歐盟、中國、美國、日本、韓國、俄羅斯和印度科學家在2006年共同決定，合作建造一座「國際熱核聚變反應堆」，地點選在法國南部的普羅旺斯，並希望在2035年建造世界上第一座具有實用價值的示範性核聚變發電站。也許到2050年前後，我們就可以首次用以上核聚變方式發出的電力了。

『伍』 Dean-Stark裝置的介紹

Dean-Stark裝置（又稱作Dean-Stark接收器或Dean-Stark蒸餾器）是化學合成中常用的一種玻璃儀器，它通常與迴流冷凝器和收集裝置連用以保證在迴流溫度下所進行的反應生成的水(偶爾也有其他液體)可以被連續排出且被測定。這一裝置最先是於1920年由美國礦業局從事石油化工研究的E.W.Dean和D.D.Stark為了測定石油中的水含量而設計，從此得名。

『陸』 美國溶出度方法裝置1和裝置2各是什麼方法裝置

（1）根抄據常用儀器圖襲形可知①為試管，②為酒精燈；E收集氣體的方法叫向下排空氣法．
（2）實驗室用高錳酸鉀製取氧氣的反應物的狀態是固態，反應條件需要加熱，所以可選用的發生裝置是A；氧氣的密度大於空氣的密度，所以可選用的收集裝置是D；又因為氧氣不易溶於水，所以可選用的收集裝置還可是C，用高錳酸鉀製取氧氣的表達式為 2KMnO4

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K2MnO4+MnO2+O2↑；
（3）實驗室製取二氧化碳屬於固液常溫型，所以選擇發生裝置為B，二氧化碳的密度比空氣大，能溶於水，所以只能用向上排空氣法收集，反應的化學方程式是 CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑；檢驗二氧化碳要用澄清石灰水，驗滿時用燃著的木條放在集氣瓶口，看是否熄滅；
故答案為：（1）①試管②酒精燈．向下排空氣法．
（2）A，C或D，2KMnO4

K2MnO4+MnO2+O2↑．
（3）B，D，CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑．
將氣體通入澄清石灰水，看石灰水是否變渾濁，
將帶燃著的木條放在集氣瓶口，看木條是否熄滅．

『柒』 在美國芝加哥大學建成了世界上第一座自持的鏈式反應裝置是誰

費米

1942年，費米在美國芝加哥大學建成了世界第一座自持的鏈式反應裝置

『捌』 核反應堆為什麼不叫「裝置」而叫「堆」呢

要揭穿這個秘密，我們來說一段故事。

原子能的實際試驗，是在美國進行的。那是在1942年，當時歐洲正處於第二次世界大戰中，許多原子科學家都集中到了美國。這一年12月，流亡到美國的義大利科學家恩里柯·費米等人，在美國芝加哥大學操場的地下，建造了世界上第一個原子核裂變反應裝置。由於實驗極為保密，工作人員一律不許對外講出自己的工作情況，所以外界一般人是不知道這里的秘密的。

『玖』 如圖是一位美國科學家模擬原始地球的生命起源的實驗裝置．（1）這一實驗裝置是美國青年學者______設計的

如圖，在米勒的模擬實驗，一個盛有水溶液的燒瓶代表原始的海洋，其上部球型空間里含有氫氣、氨氣、甲烷和水蒸汽等「還原性大氣」．米勒先給燒瓶加熱，使水蒸汽在管中循環，接著他通過兩個電極放電產生電火花，模擬原始天空的閃電，以激發密封裝置中的不同氣體發生化學反應，而球型空間下部連通的冷凝管讓反應後的產物和水蒸汽冷卻形成液體，又流回底部的燒瓶，即模擬降雨的過程．經過一周持續不斷的實驗和循環之後．米勒分析其化學成分時發現，其中含有包括5種氨基酸和不同有機酸在內的各種新的有機化合物，同時還形成了氰氫酸，而氰氫酸可以合成腺嘌呤，腺嘌呤是組成核苷酸的基本單位．米勒的實驗試圖向人們證實，生命起源的第一步，從無機小分子物質形成有機小分子物質，在原始地球的條件下是完全可能實現的． （1）如圖是米勒實驗的裝置，米勒是美國青年學者． （2）A里的氣體相當於原始大氣，有水蒸氣、氨氣、甲烷等，與現在大氣成分的主要區別是無氧氣．正負極接通進行火花放電是模擬自然界的閃電．這主要是為該實驗提供了條件． （3）B裝置處為取樣活塞，若取樣鑒定，可檢驗到其中含有氨基酸等有機小分子物質，共生成20種有機物，其中11種氨基酸中有4種（即甘氨酸、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸）是生物的蛋白質所含有的．此裝置是模擬原始地球條件下的原始海洋． （4）（5）（6）米勒的實驗試圖向人們證實，在生命起源的化學進化過程中，生命起源的第一步，即從無機物形成有機小分子物質，在原始地球的條件下是完全可能實現的．米勒的模擬實驗開創了生命起源研究的新途徑． （1）米勒（2）原始大氣；氧氣；閃電（3）原始海洋；氨基酸（4）有機小分子（5）一（6）生命起源的研究