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核能开发和用途核能开发是指利用核能技术进行能源生产与利用。
核能是指核子反应中释放的巨大能量，它是目前人类已知的能量密度最高的能源之一。
核能开发具有重大的意义，可以为人类提供巨大的能源供应，并在多个领域发挥重要作用。
首先，核能开发在能源领域具有重要意义。
核能是一种清洁的能源，与传统的化石燃料相比，核能的燃烧过程几乎不会产生大气污染物，如二氧化碳和二氧化硫等。
核能发电不会导致大气中的温室效应气体的增加，从而有助于减少全球气候变化的影响。
此外，核能发电还可以大大减少对传统能源的依赖，使能源供应更加可靠和稳定。
其次，核能开发在医疗领域发挥了重要作用。
核能技术被广泛应用于医学中，如核医学和放射治疗等。
核医学利用放射性同位素来进行诊断和治疗，如放射性核素用于放射性标记药物，可以通过摄影、断层扫描、正电子发射断层扫描等技术检测和诊断一些疾病。
核能还可以用于治疗癌症，通过放射性同位素的高能射线杀死癌细胞，达到抑制肿瘤生长和扩散的目的。
此外，核能开发还在工业领域中发挥着重要作用。
核能技术可以应用于材料工程、化学工程、生物工程等多个领域。
例如，核能技术可以用来辅助金属材料的强化处理，如离子注入等技术可以显著提高金属材料的硬度和强度。
此外，核能技术还可以用于制备新型材料、合成化合物、处理废水等工业应用。
此外，核能开发还在航天领域中发挥着重要作用。
核能技术可以用于太空探索和航天器动力系统。
核能源可以提供巨大的能量输出，可以用于提供太空探测器的动力，例如核推进系统。
核推进系统具有较高的推力和较长的工作时间，可以大大提高航天器的速度和航程。
此外，核能技术还可以用于太空探测器的电力供应，降低宇宙中不同天体探索的能量限制。
最后，核能开发还在国家安全和国防领域中具有重要作用。
核能技术可以应用于核武器和核潜艇等军事装备中。
核武器是一种具有极强破坏力的武器，可以对敌方进行毁灭性打击。
核潜艇则是一种利用核能进行动力的潜艇，可以在水下进行长时间航行和隐藏，具有较强的战略威慑能力。
第二章 核能和核技术应用目录第二章 核能和核技术应用........................................................................................................- 1 - 目录......................................................................................................................................- 1 - 考试要求..............................................................................................................................- 1 - 引言......................................................................................................................................- 1 - 第一节 辐射源种类............................................................................................................- 2 - 第二节 反应堆和加速器生产放射性同位素基本知识....................................................- 9 - 第三节 放射性同位素在医学、工业、农业、食品加工等行业的应用......................- 12 - 第四节 放射性同位素应用中的辐射安全问题..............................................................- 21 - 第五节 射线装置在医学、工业、农业等行业的应用..................................................- 24 - 第六节 射线装置应用中的辐射安全问题......................................................................- 30 - 第七节 核燃料循环设施..................................................................................................- 36 - 第八节 核动力厂和其他反应堆......................................................................................- 62 - 第九节 核动力厂和其他反应堆的安全问题..................................................................- 79 - 本章小结............................................................................................................................- 92 - 思考题................................................................................................................................- 93 -考试要求1.熟悉辐射源的种类（宇宙射线，天然放射性同位素，用于医学、学业、工业、食品加工等的放射源，密封型和非密封型源，辐射产生器/设施，核动力厂和其他反应堆以及其他核燃料循环设施等）；2.了解放射性同位素的基本特征；3.了解反应堆和加速器生产同位素的基本知识；4.了解放射性同位素在医学、农业、工业、食品加工等行业的应用；5.熟悉放射性同位素在医学、农业、工业、食品加工等行业的应用中的辐射安全问题；6.了解辐射产生器/设施的应用；7.熟悉辐射产生器/设施在应用中的核与辐射安全问题；8.了解与核燃料循环设施（包括铀钍及伴生放射性矿勘探、开采与加工，富集铀的生产，燃料元件制造，核动力厂和其他反应堆、乏燃料后处理以及放射性物质运输、放射性废物管理等）有关的基本知识；9.熟悉核燃料循环设施（包括铀钍及伴生放射性矿勘探、开采与加工，富集铀的生产，燃料元件制造，核动力厂和其他反应堆、乏燃料后处理以及放射性物质运输、放射性废物管理等）在选址、设计、建造、运行、退役等阶段核与辐射安全方面的主要问题；引言随着核能和核科学技术的发展，核设施、放射性同位素和射线装置在医疗、工业、农业、地质调查和教学等领域中的应用越来越广泛。
核能源的开发和利用技术核能源是一种强大的能源源，它可以产生大量的电力和热能，被广泛应用于发电、医疗、科学等领域。
随着能源需求的增加和环境污染问题的日益突出，科学家们不断探索利用核能源进行可持续发展的技术。
本文将介绍核能源的开发和利用技术。
一、核裂变技术核能源的主要利用方式之一是核裂变技术，即将稳定核素通过中子碰撞使其裂变产生能量。
核裂变产生的热能可以被转化为电能，用于驱动发电机发电。
目前世界上大多数核电站都采用核裂变技术，其中最为常用的是基于铀的核裂变技术。
铀是一种稳定的核素，但其同位素铀-235具有相对高的裂变截面。
核电厂采用铀-235的裂变作为发电的源头。
在核电站中，铀-235经过精制之后，将加热到一定温度，在核反应堆中，中子将被释放，与铀-235碰撞导致其裂变并释放大量热能，进而转化为电能。
尽管核裂变技术现在在发电方面已经非常成熟，但是安全性问题一直是其争议所在。
事故可能会导致大规模的放射性污染，这样的后果不可挽回。
因此，开发更为安全、清洁的技术成为了核能源领域探索的重中之重。
二、核聚变技术核聚变技术是核能领域的另一个发展方向。
核聚变是指将轻元素（如氢、氦等）在极高的温度和压力下融合成重元素，同时释放出大量的能量。
这种技术的燃料是容易获取的，而且非常充足，基本上不会排放任何有害物质。
核聚变技术具有非常巨大的潜力，即使是微小的核聚变反应也能提供数倍于核裂变的能量，而且这种反应的燃料——氢，可以通过水分解来获得，因此不会引起核废料问题。
但是，目前核聚变技术还面临相当多的难题，最大的问题就是目前的技术无法稳定地控制聚变反应。
此外，核聚变反应的温度需要达到数亿度才能进行，这也极大地增加了实现此技术的困难。
三、核能安全技术核能安全技术涉及到安全措施、预防措施和响应措施等，可以防范事故发生或减少事故的影响。
例如，核电厂通常建在人烟稀少的地方，以减少风险。
核电站在设计时也会考虑受到自然灾害的影响，使其满足完整性和稳定性的要求。
TECHNOLOGY EXPLORATION|科技探索摘要：核聚变能是一种取之不尽、用之不竭的人类未来理想飾清洁能源，尙未实现商业应用，还处在开发利用的研究阶段，离未来商业运用还有很长的路要走，全世界的聚变科学家正在为了人类聚变能源梦想不懈奋斗。
国际热核聚变实验堆计划是人类现有的最大的国际性实验研究项目构成部分，主要是指全世界联合起来建造第一个聚变实验堆。
基于EAST全超导托卡马克装置，着眼于ITER实验运行，瞄准未来中国聚变工程试验堆，中国科学家在人类核聚变研究征途中发挥着越来越重要的作用。
关键词：人造太阳；核聚变；实验堆；工程技术I核聚变能源的开发与利用■文/叶华龙国际热核聚变实验堆（ITER）计划是当今世界规模最大、影响最深远的国际大科学工程计划，项目实施共有34个国家参与研究，其中包括中国、俄罗斯、欧盟等。
成员国协作出资，在法国南部地区建造第一个核聚变实验堆，旨在全面验证聚变能源开发和利用的科学可行性、工程可行性，它是人类受控热核聚变研究走向实用的关键一步。
1.核聚变能：人类理想的未来清洁能源非可再生资源的运用开发，始终面临着资源终竭的危机，为规避能源危机对人类发展造成的影响，寻求可替代性能源是最直接、最有效的资源管理形式。
核能是清洁性、可循环利用的新型能源形态，它具有能源强度大、应用形式广等优势。
依据核能研究的基本理论，可将其分为裂变和聚变两种形态。
前者当前已经被大众作为电力开发与供应的主要方式，后者的开发与运用，始终是社会能源开发中的难题。
核聚变是两个较轻的核结合而形成一个较重的核和一个很轻的核的一种核反应形式，两个较轻的核在融合过程中产生质量亏损而释放出巨大的能量。
核聚变能的物理基础是氢的同位素気和氣发生聚变核反应。
核聚变能以氢的同位素氛和氟作为燃料，氛可直接从海水中获取，且将其与锂混合后会产生一定反应。
依据实验评估可知，1L海水中所提出的资源，与300L汽油燃烧所产生能量相等。
核聚变的燃料和产物都不具有放射性。
核能利弊福岛第一核电站发生放射性物质泄漏事故后，日本政府已宣布疏散核电站周边20公里范围内的居民，并要求20公里至30公里范围内的居民留在室内避难。
但随着核辐射危机的持续，该区域希望主动疏散避难的民众增多，生活必需品等物资补给也都比较困难，是否需要扩大疏散范围成为一个议题。
中新社东京3月30日电东京电力公司最高管理层30日下午举行记者会，再次为核事故进行公开道歉。
该公司董事长胜俣恒久首次明确表示，发生核泄漏事故的福岛第一核电站1~4号核反将被废弃。
日本官房长官枝野幸男则暗示，该核电站另外两个反应堆也将成为废堆。
日本政府还决定紧急叫停14座新增核电反应堆的计划，对其能源政策进行全面修正。
截至目前，日本核电站已有2台机组起火、3台机组发生爆炸、3个反应堆堆芯出现融化，8台机组冷却系统出现故障，这是历史上首次发生群堆核电事故。
上个世纪两次著名的核电事故——1979年美国三哩岛和1986年前苏联切尔诺贝利核电事故都仅是一个反应堆造成的。
法国安全机构负责人安德鲁-克劳德·罗科斯塔称：福岛核电站事故比三哩岛事故更为严重，但不如切尔诺贝利事故影响大。
随着事态影响的不断扩大，人们已经认识到即便拥有如此先进技术的日本，对核电事故的控制能力也无法做到“坚不可摧”。
曾被视为“清洁高效”的核能被认为是日本解决能源贫乏问题的希望，但这个一度宣称要“核能立国”的国度，现在也不得不反思这个计划能否再坚持下去。
而日本核电事故也正引发“蝴蝶效应”，民众对核电的恐慌正在全球蔓延。
成为全球核电产业未来必须面对的最大挑战。
日本大地震引发的核安全危机让日本核电产业的美梦濒临破灭。
在安全和高效运行近30年后，灾难突然到来，让这个岛国最终没能逃脱核电魔咒。
这个事故，人们开始对核能不得不重新审视，核能，到底是英雄还是混蛋呢？对于这个问题，我们得先对核能有些了解。
核能发电利用铀燃料进行核分裂连锁反应所产生的热，将水加热成高温高压，核反应所放出的热量较燃烧化石燃料所放出的能量要高很多（相差约百万倍），比较起来所有需要的燃料体积比火力电厂少相当多。
讨论分析开发利用核能的利与弊目前人类所使用的能源主要是化石能源，自19世纪70年年代产业革命以来，化石燃料的消费量急剧保持增长，90%以上的世界经济活动所需的能源都依靠化石能源提供，由于大量消耗，这类资源正趋于枯竭；同时化石燃料的大规模利用也带来了严重的环境污染，导致了温室效应和全球气候变暖等一系列环境问题。
能源危机与环境危机日益紧迫，寻找新的清洁、安全、高效的能源是人类所面临的共同任务。
能源是人类社会和经济发展的保障性资源，同时能源问题也是世界性的问题。
现代社会中，除了煤炭、石油、天然气、水力资源外，还有许多可利用的能源，如风能、太阳能、潮汐能、地热能等等，但是由于技术问题和开发成本等因素，这些能源很难在近期内实现大规模的工业生产和利用；而核能是一种经济、安全、可靠、清洁的能源，同各种化石能源相比起来，核能对环境和人类健康的危害更小，这些明显的优势使核能成为新世纪可以大规模使用的安全和经济的工业能源。
开发利用核能、发展核电是实现人类社会和经济可持续发展的必然选择，清洁、高效的核能有着广阔的发展前景。
一、能源危机与发展核能的必然性由于人类对化石能源的大规模开发利用，可供开采的化石能源日益衰竭，在世界一次能源供应中约占87.7% , 其中石油占37.3%、煤炭占26.5%、天然气占23.9%。
非化石能源和可再生能源虽然发展迅猛、增长很快, 但仍保持较低的比例, 约为12.3%。
根据《2004年BP 世界能源统计》, 截止到2003年底, 全世界剩余石油探明可采储量为1565.8亿吨, 2003年世界石油产量为36.79亿吨, 即可供开采年限大约42 年。
煤炭剩余可采储量为9844.5 亿吨, 可供192 年，天然气剩余可采储量为175.78 万亿立方米, 可供67 年。
化石燃料在使用过程中也造成了严重的环境污染，温室效应、酸雨和全球气候变暖等全球性的环境问题不断加剧，资源危机和环境危机使人类文明的可持续发展受到制约和挑战。
[核能的利用：核电站]核能源的利用篇一: 核能源的利用核能源的利用―――专题讲座一、核能源在当今世界的作用人类对核知识的认识已经有一个多世纪了，在此期间专家们在核领域不断的研究，发现了许多有益于人类的核能源，核能源对其他领域也产生了重要的影响和变化。
现在以美国为首的西方国家不择手段垄断核技术正是因为这一原因。
当今，最令人遗憾的是，美国和西方核大国把发展中国家和平使用核能的活动大肆渲染为致力于发展核武器。
美国和西方有核国家以阻止大规模杀伤性武器扩散为由禁止其他国家获得核技术和核能源。
自第二次世界大战结束到前苏联解体，美苏两个东西方超级大国为了维护自己的核力量优势一直垄断着核技术。
国际原子能机构的成立，《禁止生产和扩散核武器条约》的签署，都是为了打破这一局势。
美苏两个超级大国清楚地知道核武器的破坏力。
美苏两国认为，如果失去对核武的控制，那么，美苏两国在国际秩序中的强权地位会受到威胁。
因此，在《核不扩散条约》中加上了一条削减核武的条款，这样既可以在国际会议中经常讨论阻止核武扩散的问题，又可以让人们渐渐忘记美苏必须彻底销毁核武的问题。
而印度、巴基斯坦、朝鲜和犹太复国主义政权乘美苏两个超级大国争执削减核武问题之际，获得了核武器。
以上四国至今还没有签署《核不扩散条约》。
自前苏联和东欧共产主义阵营解体后，整个世界格局发生了重大变化，所有的裁军条约严重受到世界格局的影响。
美国自认为在40年的冷战中获胜。
冷战结束后，美国前总统老布什就提出了由美国领导的世界新秩序。
许多人认为，二元机制的解体会动摇核武的重要地位。
但是事实并非如此。
美国和其欧洲盟国根本没有商讨如何销毁核武的问题，部分西方国家在90年代，提出并通过了禁止核试验的条约，这并不意味着销毁大规模杀伤性武器。
其实，《禁止核试验条约》并非针对那些拥有核武器的国家，而是为了限制那些尚未掌握核武器的国家发展核武器。
自前苏联解体后，西方国家在核裁军方面并没有致力于销毁核武器，而是提出了一些无关紧要的条约，如《打击伤人地雷条约》、禁止生产、扩散和使用生化武器条约，因为制造和生产这类武器不需要特别先进的技术。
核能开发利用之放射性污染及其研究现状、热点与问题摘要：国民经济的发展、能源的短缺，促使我国核电工业迅速崛起。
业已投入运营的有：浙江秦山核电站、连云港田湾核电站、广东大亚湾核电站和岭澳核电站；在建的有广东阳江核电站、岭东核电站、浙江三门核电站和辽宁红沿河核电站等；正在规划中的有四川、湖南、山东、江西等地的核电站。
铀是核裂变的主要物质，是极其重要的核电与战略资源，我国共探明大小铀矿200 多个，主要分布在两广、江西、湖南、新疆、辽宁、云南、河北、浙江等省。
核电站的运行和铀矿的开采给周围环境造成了一定程度的放射性污染。
由于放射性污染不同于一般的化学污染，其污染性质、危害程度及其治理方法有着独特性，因此受到人们的广泛重视。
本文归结了国内外核能开发与利用过程中放射性污染的研究现状与进展情况，阐明生态修复是今后放射性污染治理的热点，并梳理了国内外放射性污染研究中存在的问题与局限。
关键词：核电站；铀矿；放射性污染；研究进展1. 引言进入改革开放30 年以来，我国经济高速发展，能源是支撑经济持续高速发展的关键。
在地球化石原料（石油、天然气、煤）的使用年限越来越短的时代，开发新能源已是人类一项迫切和重要的任务。
作为污染相对较小的核能，已被认为是继石油之后的第四代能源。
我国出台的“十一五”核电规划提出，到2020 年，核电装机容量将达到4000 万千瓦，将占全国发电量的4％，平均每年就要兴建一个相当于大亚湾核电站的核电站。
作为主要核电能源，铀矿资源在我国湘、赣、粤等地区已被大量开采。
此外，由于核武器等战略能源储备以及民用科研需要，开发越来越多的铀矿和伴生放射性矿产资源已是大势所趋。
2. 核能开发利用带来的放射性污染核能的开发与利用是一把双刃剑，一旦造成放射性污染，后果不堪想象。
核电站在正常运行期间，不可避免地要向环境排放放射性污染物。
核电站在正常运行过程中要向环境排放常规的气态和液态流出物（固态放射性废物经压缩按半衰期长短分类存放于放射性废物贮存库, 不向环境排放）。
核能源的开发利用与环境保护一、核能源的开发利用随着人类社会的发展和工业化进程的加快，能源需求不断增加。
然而化石能源等传统能源的资源短缺和排放污染的环境问题越来越突出，因此人们开始寻求新的、更加环保的能源替代方案。
其中，核能源作为一种清洁的、可再生的、高效的能源被越来越多地人们所重视。
核能源的开发利用主要通过核反应堆实现。
核反应堆利用核裂变或核聚变等方式产生热能，热能通过换热器转化成工作介质（如水蒸汽），从而实现发电。
核能发电是一种清洁的、高效的方式，不会产生大量的二氧化碳和空气污染物，同时也不会对人体健康产生损害，因此被认为是一种十分理想的能源替代方案。
核能源的开发利用不仅可以应对各种能源的短缺和环境问题，同时对于能源的安全和国家的安全也具有积极的意义。
核能源的开发利用可以降低国家对外依赖的能源资源，而且核电站的建造和运营需要大量的技术人才和资金，能够刺激国家经济的发展。
二、核能源的环境保护核能发电是一种相对环境友好的能源，但是其开发利用过程中仍然会有一些对环境产生影响的因素。
因此需要采取一系列措施来保护环境。
1. 废物处理核反应堆的运行过程中会产生大量的废物，包括低放废物和高放废物。
低放废物通常是一些比较稳定的物质，可以通过固化、封存等方式进行处理。
高放废物则需要进行更加精细的处理，通常是进行盛装并埋藏在地下的方式进行处理。
2. 事故预防和应对核能发电中存在一定的辐射风险，因此需要进行严格的事故预防和应对。
核反应堆本身需要进行安全设计和建设，工作人员需要进行专业培训和考核，同时需要制定完善的应急预案，确保在突发事件发生时可以做出及时、有效的应对。
3. 生态保护核能发电所涉及的核电站通常需要占用一定的土地资源，因此在选址过程中需要充分考虑生态环境的保护问题。
选址时需要进行环境评估和生态影响评估，确保在充分考虑生态保护的前提下进行建设。
4. 节能减排核能发电作为一种清洁的能源，需要在能量消耗的各个环节有意识地采用节能减排的措施。
核能发电的利与弊任何事物的衍生发展都是有利有弊的，核能也一样。
我们不能畏首畏尾、瞻前顾后，也不能突然冒进、武断独行。
所以怎样把核能合理的发展成安全稳定的核能系统，就需要我们不断的努力，以实现我们的利益最大化。
就此让我们来更深入的了解一下核能发电。
首先，我们来看看核能是什么。
核能（或称原子能）是通过转化其质量从原子核释放的能量，符合阿尔伯特·爱因斯坦的方程E=mc²，其中E=能量，m=质量，c=光速常量。
这里光速常量是一个很大的数值，我们可以看出，即使很小的质量的物质，也可以发出巨大的能量。
核能有三种核反应：核裂变，打开原子核的结合力；核聚变，原子的粒子熔合在一起；核衰变，自然的慢得多的裂变形式。
核能的开发和利用主要集中在核电站、核武器、核潜艇三个方面。
核电站是利用原子核裂变时放出的核能来发电的电厂，反应堆是核电站的核心。
核反应堆是一种能持续进行可控链式反应的装置，能发生核裂变的燃料有铀-235、铀-238、钚-239。
目前正在运转的核电厂所使用的是铀-235.用慢中子轰击铀-235时，就会发生裂变反应：235U＋1n(慢）→较重碎核＋轻核碎核＋中子。
用爱因斯坦公式计算：在核裂变过程中，每1克参加反应的U-235可以放出约8×107KJ的能量，而每1克煤完全燃烧时所放出的热量约为30KJ。
也就是说，1克铀-235裂变所产生的能量相当于2.7×106克煤燃烧时所放出的能量。
可见核能是多么巨大。
核反应堆的发展是循序渐进的。
一般来说，按照科技难度的不同，分为热中子反应堆、快中子反应堆和可控聚变堆三类。
核武器是利用核反应在一瞬间放出巨大的能量，造成大规模杀伤破坏作用的武器，包括原子弹、氢弹和中子弹。
核潜艇是在常规潜艇基础上发展起来的，以压水堆作为它的核动力装置。
为什么要用核能发电？在已知的可再生新能源中，由于技术上的困难和经济性等因素，已开发的太阳能、风能、沼气等均未能大规模利用，只有水电资源已大规模开发利用，尽管尚可继续开发，但仅靠水电资源难以满足经济和社会发展的需求，由此看来，要使可再生能源达到全面应用并足以支持经济持续发展的水平，还需要相当一段进一步开发的时期。
核能的应用核能是一种利用原子核反应释放出的能量进行发电或其他应用的能源。
核能的应用主要集中在核能发电、核能研究、核医学、核武器等领域。
以下是核能应用的具体内容：1. 核能发电核能发电是一种利用核反应释放出的能量进行发电的方法，是当前核能应用的主要领域之一。
核能发电的原理是，利用原子核反应释放出的热能将水加热成蒸汽，再推动蒸汽轮机发电机组发电。
核能发电具有高效、低成本、清洁等优点，在世界范围内得到了广泛的应用。
但是，核能发电存在一定的安全风险和环境污染问题，需要进行严格的管理和控制。
2. 核能研究核能研究是指利用核反应和核物质等核技术进行科学研究和应用开发。
核能研究在基础科学研究、能源开发、医学应用等方面都有广泛的应用。
例如，在基础科学研究方面，利用加速器进行原子核实验，研究原子核的结构和性质；在能源开发方面，利用核反应堆进行核能发电和海水淡化等；在医学应用方面，利用放射性核素进行放射性治疗和诊断等。
3. 核医学核医学是一种利用核技术进行医学诊断和治疗的方法。
核医学具有无创、准确、快速等优点，因此在医学领域得到了广泛的应用。
核医学的原理是，利用放射性核素发射出的射线对病变进行成像和诊断，或者利用放射性核素产生的放射线对病变进行照射治疗。
例如，在常用的PET-CT检查中，通过注射放射性核素进行全身扫描，发现肿瘤等病变。
4. 核武器核武器是一种利用原子核反应释放出的能量进行杀伤和破坏的武器。
核武器的原理是，利用原子核反应释放出的能量产生高温、高压、辐射等效应，对目标进行杀伤和破坏。
核武器具有极高的杀伤力和破坏力，因此被用于战略威慑和战争目的。
总之，核能是一种具有重要战略意义的能源，在推动经济发展和科技进步方面发挥着重要作用。
但是，核能应用也存在一定的安全风险和环境污染问题，需要进行严格的管理和控制。
未来，随着科技的不断进步和技术的不断改进，核能应用的安全性和环保性将会不断提高，其在能源领域的地位也将越来越高。
核能的开发和利用1、核能的来源从1932 年发现中子到1939 年发现裂变，结果经历了七年之久才把巨大的裂变能从铀核中解放出来。
它同已知的只有几个电子伏的化学能相比要大几百万倍，而同一般的核反应能相比也要大十倍左右。
科学家们为了能很好利用它，就需要设法找到产生这种巨大能量的根源。
早在发现放射性和放射性核素的初期，人们从贝克勒尔和皮埃尔·居里曾经被镭射线烧伤过皮肤的现象中觉察到，各种射线的确具有很大能量。
例如，铀原子核衰变能量要比碳原子化合时所释放的能量大两百万倍。
而人类对各种化学能的应用早就开始了，但对放射能的实际应用却迟迟不得实现。
这是由于这些放射能的释放过程非常缓慢，也就是说这些天然放射性核素哀变时的能量释放率太小，故没有开发应用的价值。
即使这样，科学家们还是对放射能的来源问题很感兴趣。
从唯物主义者对物质世界的认识论观点出发，各种能量都不能凭空臆造或无中生有，它只能隐藏在物质之中。
当时人们已知原子是组成物质的最小单位，因此很自然地认为放射能是存在于原子内部。
那是在1903 年，当卢瑟福研究了α射线的能量后曾经指出：“这些需要加以思考的事实都指向同一个结论，即潜藏在原子里面的能量必是巨大无比的”。
所以至今人们仍把放射能叫做“原子能”。
然而，随着核科学的不断发展，在1911 年，卢瑟福又发现了原子中存在着某一核心部分，即找到了原子核。
并从它的特性中知道，原子质量的绝大部分都集中在原子核上。
这样，人们就认为原子核中储藏着巨大能量的说法更能反映客观实际。
而放射能实际上也就是由于原子核自身发生变化时所释放出的能量。
另外，原子能的提法又很容易和化学能相混混淆，所以把放射能称之为“核能”更符合实际情况。
但是，有些唯心论的学者曾经企图从原子核的放射性衰变现象中，作出物质似乎可以转变为能量的错误结论。
他们认为，在放射性核素的衰变过程中，物质似乎消失了，而能量却无中生有了。
然而，随着核科学的迅速发展，很快就驳斥了唯心论者的谬误。
这就是在1905 年，由杰出的天才理论物理学家爱因斯坦发现了能量和质量关系式后才实现的。
他是一个出生在德国，后来先后加入过瑞士和美国国籍的犹太人。
他所提出的“狭义相对论”理论不仅能证实能量转变和守恒定律的正确性，而且完全适用于核衰变的过程。
根据他对各种运动物体的观察(特别是那些作高速运动的物体)和分析的结果。
发现随着物质运动速度的增大，特别是接近光速(每秒30 万公里)时，运动物质在运动方向上的长度(即由静止观察者所测得的长度)就越来越短；而其质量却越来越大。
根据爱因斯坦的相对论理论，对于高速运动的电子(如阴极射线)，它的运动速度已很接近光速，为260000 公里／秒。
此时电子质量可猛增到原来的两倍。
这一结果由德国物理学家布赫雷尔在1908 年直接从实验测量中得到证明，且和爱因斯坦的理论预测值刚好相一致。
由此不难看出，能量的增加并不意味着质量的减少。
相反实际上物体运动速度加快后，不但能量增加，而且质量也变大。
这就驳倒了唯心论者认为放射性现象的发现，物质似乎可以转变为能量的错误说法。
微观世界中的这种奇妙现象再次证明了“自然界中的一切运动都可以归结为由一种形式向另一种形式不断转化的过程”和“把能量理解为物质的运动”的精辟见解的正确性。
另外，爱因斯坦在自己论述相对论的论文中，又大胆地用一个非常简单的关系式E＝mc?，把以前一直认为相互毫无关系的、性质也截然不同的质量和能量连结在一起。
公式表示了能量和质量间互相换算的数量关系，即质量和能量是互为正比关系的。
但这决不表示能量就是质量或能量和质量间相互可以转化。
我们知道能量是物质运动的量度，它和物质运动的状态有关，是物质的一种属性；而质量是物质惯性和引力的量度，它也和物质的本性有关，是物质的另一种属性。
例如，我们可从质能公式算得一克质量所相当的能量为九万亿亿尔格。
虽然尔格本身是一个很小的能量单位，但是九万亿亿个尔格相加起来相当于把1000 万吨重的东西提升到1 公里的高度，或可供一个100 瓦的灯泡点亮35000年。
但是实际上人类对这种能量的利用率仅为千分之一左右，所以它是一种威力巨大无比的能源。
正是由于这种微小质量与巨大能量在数值上有着天渊之别，才使得人们在自己的科学实验中，很长时期未能发现它们之间的关系。
而在一般化学反应中，与释放能量相对应的反应物质量也能稍微减少一点。
然而，这个微小量的改变，人们几乎觉察不到。
如果我们燃烧l 加仑(等于3.785 升)汽油，其相当的质量是2800 克。
它在燃烧过程中与10000 克左右的氧气化合成二氧化碳和水，并能产生1.35 亿焦耳的能量，能驱动一辆汽车行驶25～30 公里路程。
但从质能关系式中可看出，这些能量所相当的质量仅比百万分之一克略多一点。
这就是说，最初参加化学反应的反应物重量是2800克加上10000 克等于12800 克。
而反应后的生成物包括二氧化碳和水的重量是从12800 克中减去一个微小量(百万分之一克)。
当时，十九世纪的化学家所用的测重仪是量不出这样微小变化的，所以那时科学家们都深信质量是永远守恒的。
2、核力和结合能我们知道化学反应过程中所释放的能量，主要来源于把原子保持在分子中的力，这种力的大小与原子的外层电子分布结构有关。
当两个以上原子合拢在一起组成分子时，各原子的电子云就会发生变化，将组成共同的电子云把分子中的所有原子核笼罩在一起。
在此同时并释放出能量，通常称为化学结合能。
所以化合物分子的能量总是低于它所包含的各原子能量的总和。
与此类似，隐藏在原子核中的核能，就是起源于组成原子核的核子(质子和中子的统称)之间的很强的作用力。
特别是对于那些原子序数高的、质量大的原子核，它们聚拢着为数众多的质子和中子。
例如第83 号元素铋，在核中有83 个带正电荷的质子和126 个不带电的中子，总共209 个核子彼此居然能挤成一团，在核内排列得如此紧密，也不因为质子间的静电斥力而飞散开来。
那么核子间到底是由一种什么样的奇异力把它们连结在一起的呢？当然，除了由电磁作用所造成的质子之间的静电斥力外，根据具有质量的物体之间的相互作用核子间还存在着万有引力。
虽然核子间距离很小，可产生大的引力。
但同时我们也知道，质子和中子的质量是那样微小，所以它们之间的万有引力一定是微不足道的，可略去不计。
如果核内再也没有其它作用力的影响，那么比万有引力强10^37倍的电磁力，将使原子核处于极不稳定的状态，这样核内的质子势必因巨大的静电斥力向四面八方飞散开来。
然而，事实恰恰相反，各种元素的原子核在自然界中都能稳定地存在着。
质子不仅没有随便飞出核外，相反地还和中子紧密地结合在一起，这就意味着核子间必定还有另外一种远比电磁力强得多的吸引力。
由于中于不带电荷，故这种“力”一定不同于既包括吸引力，又包括排斥力的电磁相互作用力。
当然更不同于微小的万有引力，而是一种特别强大的短程相互作用力，并被称作为“核力”。
它也是目前所知的最强大的作用力，这种强相互作用也叫做第三种相互作用。
虽然人们对其作用过程还不十分清楚，但核力本身却有着许多很明显的特性。
首先，它比电磁相互作用强130 倍左右。
而且核力是必须在很小的距离内才能起作用的短程力。
随着核子间距离增加，核力将迅速减弱，一日超出核半径，核力就很快下降到零。
但是万有引力和电磁力都是长程力，它们的强度都随着距离的增加而减小，即和距离平方成反化。
如能把地球和太阳之间的距离增加10 倍，那末万有引力就下降到原来的百分之一。
所以即使相隔数百万公里，仍然可感受到万有引力和电磁力的作用，而决不会下降到零。
其次，除氢核仅由一个质子组成外，其它核中都包括质子和中子。
核力不仅存在于质子间，而且在中子间或中子和质子间都有核力存在，它们所表现的性质也基本相同。
此外，从它们之间的结合能进行分析比较，发现它们的数值几乎是相等的。
由此可得强大的核力近似和电荷无关。
最后，核内所有核子之间并不是都有核力相互作用的。
也就是说在核中，某个核子只与相互邻近的数目有限的几个核子之间存在着核力的作用。
而与那些远离的核子之间不发生任何作用，这种现象被称为核力的饱和性。
相比之下，库仑力的范围就要大得多，而且也不受带电粒子数的限制，故是一种不会饱和的长程力。
当然，如果假设核力不存在饱和性，这样由于核子间强相互作用，使得核子数多的原子核，核子间的排列就更紧密。
也就是说，质量数越大的核，其单位体积内聚拢的核子数也越多。
这样就和前面所述，原子核单位体积中的平均核子数与质量数无关的结论发生矛盾。
由此可知，核力确是具有饱和性的。
此外，核力与核子的自旋等也有关。
但是核力的性质至今尚未完全搞清，这是有待于核科学家们继续解决的难题。
然而值得注意的是，对核质量作精确测定时，发现它总比核所包含的质子和中子质量之和要小。
这就表明，单个核子的质量和要比多个核子结合成核的质数致大。
即由于核子间强大的核力作用，迫使核子间排列得很紧密，结果发生了质量减小的现象。
为此，核科学家把核子结合前后的质量差值，称作谓核的“质量亏损”。
例如，氦核是由4 个核子(2 个质子和2 个中于)所组成，2 个质子的质量加上2 个中子的质量2×1.007875+2×1.008665＝4.032980u，而质谱仪测得的氦核质量为4.002603u，这样结合前后的质量亏损4.032980-4.002603＝0.030377u。
根据爱因斯坦的质能公式，把氦核的质量亏损换算成能量为28.30 电子伏。
就单个氦核而言，此数值可能很小。
然而，我们如能形成1 克氦，则所释放的能量将大得惊人，相当于190000 千瓦小时电能。
后来，人们通常把这种由核子结合成原子核时所放出的能量叫做核的总结合能。
它随原子核中的核子数不同而不同，即核子数越多，则核的总结合能也越大。
另外，为了便于对各种原子核的结合能进行比较，往往采用每个核子的平均结合能更为有利，有时也称它们比结合能。
在科学家们利用质谱仪对各种元素的核质量精确测定后，就能方便地从质量亏损计算出不同核的总结合能。
发现它们随着核子数的增加，总结合能也不断增加。
如果把质量数作为横坐标，而纵坐标为对应的比结合能，就可得到核的比结合能曲线。
显然由单个核子所组成的氢核(一个质子)，其结合能为零。
而质量数低于20 的核，它们的比结合能变化比较复杂，并出现了几个值得注意的峰值。
其中氦、碳、氮和氧的比结合能峰值分别为7.08，7.69，7.48 和7.98 兆电子伏。
相反锂和重氢(氖核)的比结合能都很小，分别为5.34 和1.12 兆电子伏。
随着质量数的增加，在40～100 之间的最大比结合能约为8.7 兆电子伏。
当质量数再大时比结合能又逐渐下降，直到铀核以后降为7.6 兆电子伏左右。
此现象也证明了核力的饱和性。
