中子——打开核能时代的金钥匙

中子的发现从理论上解释了为什么许多化学元素会有不同原子质量的许多“同位素”存在，同时又从实验方面导致了核反应、核裂变等现象的研究，标志着人类进入核能利用的新时代。

1942年，费米领导了世界上第一座原子核反应堆的建设和试验工作，并研究使链式反应变为连续、缓慢、可控的核反应，使核能平缓地释放出来。12月2日，在美国芝加哥体育场的看台下，世界上第一座用石墨作减速剂的原子核反应堆竣工落成。

美国芝加哥体育场看台下的原子核反应堆竣工落成(图片来自网络)

1945年7月16日，由美国研制的世界上第一颗原子弹爆炸成功。8月6日，美国就在日本广岛投下了第一枚军用原子弹。8月9日，美国在日本的另一个城市长崎投下了第二颗原子弹。核能的军事应用帮助人类走出了第二次世界大战的泥潭。

美国就在日本广岛投下了第一枚军用原子弹(图片来自网络)

1952年11月1日，美国在太平洋比基尼岛核试验基地爆炸成功了世界上的第一颗氢弹，它为1040万吨TNT当量，相当于投向日本广岛那颗原子弹威力的800倍。

1954年1月21日，人类第一艘核动力潜艇美国海军的“鹦鹉螺”号下水。从下水到1957年4月更换第一个反应堆活性区为止，“鹦鹉螺”号总航程达62526海里，仅消耗了几公斤铀。与常规潜艇相比，“鹦鹉螺”号以核能作为能量来源，展示了无可比拟的优势。

人类第一艘核动力潜艇“鹦鹉螺”号(图片来自网络)

自费米领导了世界上第一座原子核反应堆的建设和试验工作之后，科学家通过降低核裂变物质浓度、使用中子增殖剂、设置控制棒等方法，调节中子增殖的倍数，实现自持链式裂变反应，使得裂变系统维持临界状态，人们开始通过商用核电站利用核能发电。世界上最早的商用核电站位于苏联奥布宁斯克的物理和电气工程院，1954年6月开始发电，功率5000KW。一座100万千瓦的核电站每年只需要补充30吨左右的核燃料，而同样规模的火电厂每年要烧煤300万吨。随着人类对中子控制技术的不断提高，目前商用核电站的安全性获得很大提升。

世界上最早的商用核电站所在地(图片来自网络)

 此外，中子是研究物质结构和动力学性质的理想探针，中子生产的人工放射性同位素、中子活化分析、中子掺杂生产半导体器件、中子辐照加工等等，已被广泛应用于医疗和工业，并产生了巨大的经济效益。中子的发现及其应用是20世纪最重要的科技成就之一。在中子及相关的核科学取得巨大成就的今天，我们不能忘记是谁敲开了原子核那扇神秘的门。

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