七、轻核的聚变

一、聚变

轻核的结合能更小，某些轻核结合成质量较大的核时，能释放出更多的结合能。例如：一个氘核和一个氚核结合成一个氨核时，释放出 17.6 兆电子伏的能量，平均每个核子放出的能量在 3 兆电子伏以上，这时的核反应方程是

²₁H + ³₁H→⁴₂He + ¹₀n

轻核结合成质量较大的核叫做聚变。

使核发生聚变，必须使它们接近到 10⁻¹⁵ 米，也就是接近到核力能够发生作用的范围。由于原子核都是带正电的，要使它们接近到这种程度，必须克服电荷之间的很大的斥力作用。这就要使核具有很大的动能。用什么办法能使大量的轻核获得足够的动能来产生聚变呢？有一种办法，就是把它们加热到很高的温度。从理论分析知道，物质达到几百万度以上的高温时，原子的核外电子已经完全和原子脱离，这时小部分原子核就具有足够的动能，能够克服相互间的库仑斥力，在互相碰撞中接近到可以发生聚变的程度。因此，这种反应又叫做热核反应。怎样产生这样高的温度呢？我们知道，原子弹爆炸时能产生这样高的温度，所以可以用原子弹来引起热核反应，氢弹就是这样制造出来的。

热核反应在宇宙中是很普遍的现象。在太阳内部和许多恒星内部，温度都高达 1 千万度以上，在那里热核反应激烈地进行着，太阳每秒钟辐射出来的能量约为 3.8×10²⁶ 焦，就是从热核反应中产生的，地球只接受了其中的二十亿分之一，就使地面温暖，产生风云雨露，河川流动，生物生长。

二、可控热核反应

原子弹、氢弹虽然能够引起热核反应释放出巨大能量，但能量是瞬时释放出来的。和平利用核能则需要聚变能缓慢而稳定的释放，释放的速率应当能够被人控制，即发生可控热核反应，这种反应就是用人工的办法，有控制地使氘核产生聚变反应，从而释放出能量。热核反应需要的原料——氘，在世界上的储量是非常丰富的。1 升海水中大约有 0.03 克的氘，如果用来发生热核反应，它放出的能量就和燃烧三百升汽油相当，因此海水中的氘就是异常丰富的能源。

热核反应除了原料丰富外，还有以下几个特点：它释放出的能量，就每一个核子平均来说，比裂变反应要大好几倍。而且裂变反应会产生带有强放射性的物质，对环境造成放射性污染；热核反应对环境的污染要轻得多，也比较容易处理。从热核反应中还可以得到大量有用的中子。可控热核反应是核能利用的一条途径，受到普遍重视。

目前，世界上许多国家，都在积极研究可控热核反应的理论和技术。我国自行设计和制造的可控核聚变实验装置“中国环流器一号”已于 1984 年 9 月顺利启动，它标志着我国研究可控热核聚变的实验手段有了新的发展和提高，必将为人类探求新能源作出贡献。

发布时间：2025/8/21 下午1:21:23  阅读次数：99