美国实验反应装置

『壹』 二十世纪，核反应堆是一种核反应装置，为什么不叫“装置”而叫“堆”呢

二十世纪，原来子能的实际试验自，是在美国进行的。1942年，当时欧洲正处于第二次世界大战中，许多原子科学家都集中到了美国。这一年12月，流亡到美国的意大利科学家恩里柯费米等人，在美国芝加哥大学操场的地下，建造了世界上第一个原子核裂变反应装置。由于实验极为保密，工作人员一律不许对外讲出自己的工作情况，所以外界一般人是不知道这里的秘密的。这个反应装置是由铀和石墨一层隔一层堆积而成的，共有57层，组成一个“堆”。这个“堆”极其庞大，据说光是使用的石墨，就够为当时全球每个人做一支铅笔。当时的工作人员为了保密，在对外联系时，不能暴露真相。在打电报时，就只用一个简单的词“Pile”来代表实验装置，这个词的意思就是“堆”。后来，原子核裂变反应装置为世人所知，已经不成为秘密了，但是那个代号“堆”却沿用了下来，成为反应装置的正式名称。

『贰』 核反应堆的秘密是什么

提起核反应堆，也许有人会问：既然它是一种核反应装置，为什么不叫“装置”而叫“堆”呢？要揭穿这个秘密，我们来说一段故事。

原子能的实际试验，是在美国进行的。那是在1942年，当时欧洲正处于第二次世界大战中，许多原子科学家都集中到了美国。这一年12月，流亡到美国的意大利科学家恩里柯·费米等人，在美国芝加哥大学操场的地下，建造了世界上第一个原子核裂变反应装置。由于实验极为保密，工作人员一律不许对外讲出自己的工作情况，所以外界一般人是不知道这里的秘密的。

这个反应装置是由铀和石墨一层隔一层堆积而成的，共有57层，组成一个“堆”。这个“堆”极其庞大，据说光是使用的石墨，就够为当时全球每个人做一支铅笔。

当时的工作人员为了保密，在对外联系时，不能暴露真相。在打电报时，就只用一个简单的词“Pile”来代表实验装置，这个词的意思就是“堆”。后来，原子核裂变反应装置为世人所知，已经不成为秘密了，但是那个代号“堆”却沿用了下来，成为反应装置的正式名称。

有了反应堆，就可以控制原子核裂变反应的速度，使核能得到和平应用，如发电等。

现在反应堆的种类很多，有压水堆、天然铀石墨气冷堆等等，一般核电站用的是压水堆。压水堆就是加压水型反应堆。在这种反应堆里，装有核燃料，如铀235等。为了控制反应速度，反应堆里还装有许多组控制棒。控制棒一般都是用能吸收中子的材料制成，如银铟镉合金、硼钠等。核燃料在反应堆中排成有规则的堆芯，放在一种坚固的钢容器里。控制棒由电动机驱动，根据需要来控制中子的多少，从而掌握裂变反应的速度。反应堆在裂变反应时会产生巨大的热量，这些热量可以用高压水带走。

在核电站里，反应堆是关键性装置。为了将原子核裂变的能量用来发电，还得有一套完整的设备。它除反应堆外，还有蒸发器、汽轮机和发电机等。此外，还有蒸汽和水的管路等。

在用压水堆作反应堆的核电站里，总共有两套管道回路。第一套回路是通过主泵输入高压水，水进入反应堆后，被裂变反应的热能加温，高温水经稳压器进入蒸发器中，将第二套回路里的水加温，变成蒸汽。蒸汽进入汽轮机，带动汽轮机，汽轮机带动发电机发电。从汽轮机出来的蒸汽还可以通过冷凝器和泵，进入蒸发器中再次利用。从蒸发器中出来的另一部高压水还可以返回到反应堆中。

也许有人会担心，原子能发电站安全吗？它不会像原子弹那样爆炸吧？这种担心是多余的。首先，原子能发电站和原子弹虽然都是利用原子核释放的能量工作的，但它们的工作原理和过程是不同的。原子弹的能量释放速度不能控制，在瞬间进行；而原子能发电站的能量可以通过控制棒控制，按需要慢慢释放。可见，原子能发电站决不会爆炸。此外，原子能发电站还有多种保护措施。核燃料是放在坚固的钢容器里，反应堆又装在用金属制作的耐压容器中，而且埋在地下很深的地方。周围又用水泥等材料，把它严密地封锁起来。即使万一有原子辐射线泄漏，严密的封锁线也会把它们封锁在地下，不致泄漏到外面。

『叁』 世界上最大的激光聚变装置是什么工作原理

目前世界上最大的激光聚变装置是位于美国加州劳伦斯•利弗莫尔国家实验室的“国家点火装置”，它使用了3000块玻璃镜，使一束激光通过反射先分成8束，再分成48束，然后又分成192束，在这一过程中使激光的能量放大了1万倍，最后让所有激光束聚焦在很小的靶上，在十亿分之三秒的时间内发射出人类有史以来最强的激光，总能量达180万J，相当于美国所有电站所发电能的500多倍，能够将把氚氚制成的靶丸瞬时加热到1亿℃，压力超过1000亿个大气压，引发聚变反应。

位于美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的国家点火装置

『肆』 托卡马克装置的加热温度是多少度

现在石油和煤炭价格飞速上涨，而且使用这些能源会导致环境污染，造成全球变暖，因此人们将目光更多地投到核能上。核反应分为裂变和聚变两种。目前人类利用的只有裂变能，主要燃料是铀和钍，但这两种元素的地球储量都不多，勉强只够人类使用数百年。聚变能就不同了，它的主要燃料是氚和氚。氚可从海水中提取，氚则是在反应堆中用中子照射锂后制得的。地球上的氚和锂储量非常丰富，足够人类使用数十亿年。

不过要实现核聚变反应，首先需要外部能量来克服原子核之间的静电排斥力，加热温度须达上亿摄氏度，这也是为什么氢弹爆炸时需要先用一个小型原子弹来引爆的原因。但爆炸产生的能量过于巨大和迅速，难以用来发电。为此，各国科学家们一直在努力探索，希望研制出一种类似核裂变反应堆的装置，用来控制聚变反应的速度，使其长期稳定地逐渐释放出能量。如果解决了这项技术，核能将真正成为人类取之不尽、用之不竭的持久能源。

目前科学家们已克服了如何加热的难题，接下来的难题是如何控制这些具有上亿摄氏度、已全部变成高温等离子体的氚和氚，因为世界上没有任何容器能够盛装它们。

所谓等离子体其实就是在高温下失去部分电子的原子与脱离原子的正负电子共同组成的气态带电物质。20世纪40年代，科学家们提出用封闭的磁场来约束高温等离子体的建议，因为磁力线是无形的，所以不惧怕高温。1954年，前苏联科学家建成第一个采用磁约束方法实现个别聚变反应的“托卡马克”装置，又称“环流器”。20世纪80年代初，美国和德国科学家首次研制出可以在很短的瞬间输出微小聚变能量的托卡马克装置。

目前世界上最大的托卡马克装置是位于英国牛津郡卡勒姆科学中心的“联合欧洲环”，由欧洲20个国家合作研制。它采用超导电磁线圈环形磁场约束方式，将燃料喷入后可以加热到1亿℃以上的高温。位于美国新泽西州普林斯顿等离子物理实验室中的托卡马克装置，可以将氚和氚的等离子混合体最高加热到5.1亿℃，比太阳中心的温度还要热30倍。但它们输出的聚变能量都不大，远小于所消耗的能量。中国也在积极发展自己的核聚变实验装置，1984年建成“中国环流器1号”，2006年又建成世界上第一个实现稳态运行的实验型超导托卡马克装置。

由于研制聚变反应堆成本高昂，全世界任何国家都难以独自承受，欧盟、中国、美国、日本、韩国、俄罗斯和印度科学家在2006年共同决定，合作建造一座“国际热核聚变反应堆”，地点选在法国南部的普罗旺斯，并希望在2035年建造世界上第一座具有实用价值的示范性核聚变发电站。也许到2050年前后，我们就可以首次用以上核聚变方式发出的电力了。

『伍』 Dean-Stark装置的介绍

Dean-Stark装置（又称作Dean-Stark接收器或Dean-Stark蒸馏器）是化学合成中常用的一种玻璃仪器，它通常与回流冷凝器和收集装置连用以保证在回流温度下所进行的反应生成的水(偶尔也有其他液体)可以被连续排出且被测定。这一装置最先是于1920年由美国矿业局从事石油化工研究的E.W.Dean和D.D.Stark为了测定石油中的水含量而设计，从此得名。

『陆』 美国溶出度方法装置1和装置2各是什么方法装置

（1）根抄据常用仪器图袭形可知①为试管，②为酒精灯；E收集气体的方法叫向下排空气法．
（2）实验室用高锰酸钾制取氧气的反应物的状态是固态，反应条件需要加热，所以可选用的发生装置是A；氧气的密度大于空气的密度，所以可选用的收集装置是D；又因为氧气不易溶于水，所以可选用的收集装置还可是C，用高锰酸钾制取氧气的表达式为 2KMnO4

△

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K2MnO4+MnO2+O2↑；
（3）实验室制取二氧化碳属于固液常温型，所以选择发生装置为B，二氧化碳的密度比空气大，能溶于水，所以只能用向上排空气法收集，反应的化学方程式是 CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑；检验二氧化碳要用澄清石灰水，验满时用燃着的木条放在集气瓶口，看是否熄灭；
故答案为：（1）①试管②酒精灯．向下排空气法．
（2）A，C或D，2KMnO4

K2MnO4+MnO2+O2↑．
（3）B，D，CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑．
将气体通入澄清石灰水，看石灰水是否变浑浊，
将带燃着的木条放在集气瓶口，看木条是否熄灭．

『柒』 在美国芝加哥大学建成了世界上第一座自持的链式反应装置是谁

费米

1942年，费米在美国芝加哥大学建成了世界第一座自持的链式反应装置

『捌』 核反应堆为什么不叫“装置”而叫“堆”呢

要揭穿这个秘密，我们来说一段故事。

原子能的实际试验，是在美国进行的。那是在1942年，当时欧洲正处于第二次世界大战中，许多原子科学家都集中到了美国。这一年12月，流亡到美国的意大利科学家恩里柯·费米等人，在美国芝加哥大学操场的地下，建造了世界上第一个原子核裂变反应装置。由于实验极为保密，工作人员一律不许对外讲出自己的工作情况，所以外界一般人是不知道这里的秘密的。

『玖』 如图是一位美国科学家模拟原始地球的生命起源的实验装置．（1）这一实验装置是美国青年学者______设计的

如图，在米勒的模拟实验，一个盛有水溶液的烧瓶代表原始的海洋，其上部球型空间里含有氢气、氨气、甲烷和水蒸汽等“还原性大气”．米勒先给烧瓶加热，使水蒸汽在管中循环，接着他通过两个电极放电产生电火花，模拟原始天空的闪电，以激发密封装置中的不同气体发生化学反应，而球型空间下部连通的冷凝管让反应后的产物和水蒸汽冷却形成液体，又流回底部的烧瓶，即模拟降雨的过程．经过一周持续不断的实验和循环之后．米勒分析其化学成分时发现，其中含有包括5种氨基酸和不同有机酸在内的各种新的有机化合物，同时还形成了氰氢酸，而氰氢酸可以合成腺嘌呤，腺嘌呤是组成核苷酸的基本单位．米勒的实验试图向人们证实，生命起源的第一步，从无机小分子物质形成有机小分子物质，在原始地球的条件下是完全可能实现的． （1）如图是米勒实验的装置，米勒是美国青年学者． （2）A里的气体相当于原始大气，有水蒸气、氨气、甲烷等，与现在大气成分的主要区别是无氧气．正负极接通进行火花放电是模拟自然界的闪电．这主要是为该实验提供了条件． （3）B装置处为取样活塞，若取样鉴定，可检验到其中含有氨基酸等有机小分子物质，共生成20种有机物，其中11种氨基酸中有4种（即甘氨酸、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸）是生物的蛋白质所含有的．此装置是模拟原始地球条件下的原始海洋． （4）（5）（6）米勒的实验试图向人们证实，在生命起源的化学进化过程中，生命起源的第一步，即从无机物形成有机小分子物质，在原始地球的条件下是完全可能实现的．米勒的模拟实验开创了生命起源研究的新途径． （1）米勒（2）原始大气；氧气；闪电（3）原始海洋；氨基酸（4）有机小分子（5）一（6）生命起源的研究