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氘核
鎖定
氘核(deuteron)是由一個質子和一箇中子組成的原子核。氫的一種同位素原子核。結合能是2.20兆電子伏。氘核與其他核素,如氚核發生反應發射中子的閾能低,截面大,產生的中子能量高。因此,可用作
中子源的
材料或
核聚變的燃料。
[1]
大自然的含量約為一般氫的7000分之一,從
核反應中製得,主要用於熱核反應。
- 中文名
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氘核
- 外文名
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deuteron
- 組 成
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由1個質子和1個中子組成
- 結合能
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2.20兆電子伏
- 性 質
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氫的一種同位素原子核
氘核氘核的組成
氘
氘核為
氘(deuterium)的原子核,由1個質子與1箇中子組成。
氘核氘的性質
氘(deuterium),氫(H)的同位素,也被稱為重氫,元素符號一般為D或2H。氘原子核中有一個質子和一箇中子,其相對原子量為普通氫的二倍。氫中有0.02%的氘,在大自然的含量約為一般氫的七千分之一。氘用於熱核反應,聚變時放出β射線後形成質量數為 3 的氦,並在化學和生物學的研究工作中作示蹤原子。氘被稱為“未來天然燃料”。
常用製法:(1)由
重水電解;(2)由
液氫低温精
鎦。
氘核氘核的性質
聚變反應原理
氘核中有兩個
核子,
平均結合能為1.11MeV(1eV≈1.602 189 2×10-19J),每個氘核的
自旋狀態函數有3個,即+1,0,-1。氘核所帶
電荷少,彼此間庫侖斥力較小,不大的
能量就能克服
斥力的作用。超高温度時,氘核或與氫
原子核互相碰撞,可以發生聚變反應,放出能量,生成
平均結合能比氘核大的核,如:
D+D→H+T+4MeV,D+D→n+3
He+3.3MeVD+T→n+4He+17.6MeV
氘核氘的用途
聚變反應堆裝置示意圖
常温下,氘是一種無色、無味、無毒無害的可燃性氣體。它用於核能、可控核聚變反應、氘化光導纖維、氘潤滑油、激光器、燈泡、實驗研究、半導體材料韌化處理以及核醫學,核農業等方面;另外在軍事上,它也有一些重要的用途,比如製造氫彈,中子彈和DF激光武器。
氘核氫的同位素
氫有三種同位素:
1H(氕)、
2H(
氘)、
3H(
氚),平時見到的
氫以
1H為主,含少量
2H;
氦也有
3He(
氦3)和
4He(氦4)兩種同位素,
3He不穩定,一般見到的是
4He。
氫聚變為氦的反應可以有多種形式:
4個1H聚變為一個4He;
2個2H變為一個4He;
2H + 3H = 4He + n
還有其它的
形式,上面只是簡單的
説明,其實聚變過程中還有其它粒子產生。
總之要聚變成
4He,至少要有4個
核子(
質子或
中子),因為質子和中子在一定條件下可以互相轉化。如果聚變中的核子超過4個了,多餘的通常會以中子形式
釋放出來。
可以仔細研究
4He的核
質量,以及中子、質子的質量,會發現由兩個質子加兩個中子組成的
4He核,比兩個自由質子及兩個自由中子質量之和要小,此即
質量虧損的來源,
核聚變的巨大
能量就來源於這個質量之差。
還可以理解為聚變後,每個質子和中子的質量都減小了。正如當一人從高處跳到地面,如果釋放的能量通過
輻射發散到
外太空,可以發現那個人的質量有微小的下降。
- 參考資料
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1.
張煥喬.中國大百科全書:中國大百科全書出版社,2009-07