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輕核聚變
鎖定
- 中文名
- 輕核聚變
- 外文名
- fusion
- 性 質
- 聚變反應
- 形 式
- 釋放出能量
- 別 名
- 熱核反應
輕核聚變輕核聚變能量
輕原子核結合成較重的原子核,同時釋放出大量的原子核結合能的核轉變。從核子的平均結合能曲線可知,質量數為中等的核的核子平均結合能比輕核的核子的平均結合能大。因此,如果當輕核結合為較重的原子核時,要放出大量的結合能。同重核的裂變一樣,輕核的聚變也是釋放原子核能的途徑之一。根據核子的平均結合能數值,可以計算出聚變反應釋放的結合能。
例如,當氘核(D或21H)和氚核(T或31H)聚變時將釋放△E=7.03×4-(1.09×2+2.78×3)=17.6兆電子伏的能量,反應方程為:21H+31H→42He+10n+17.6Mev。平均每個核子釋放3.5兆電子伏的能量。而23592U裂變時放出約220兆電子伏的能量,平均每個核子放出1兆電子伏的能量。顯然,相同質量的物質參與反應時,輕核的聚變遠大於重核的裂變放出的能量。同樣質量的輕核聚變放能是鈾核裂變放能的2~6倍。
輕核聚變實現方法
要使輕核發生聚變反應,比實現重核裂變要困難得多。因為裂變是由中子引起,中子不帶電,不受庫侖斥力的作用,很容易打入原子核,而聚變反應要使兩個輕核融合在一起,即接近到核力發生作用的範圍,就必須克服因原子核帶正電而產生的強大庫侖斥力。
這就要求兩個輕核具有極高的速度(或動能),相互碰撞,才會發生數量可觀的聚變反應。為使輕核具有極大的動能可有兩種方法:
(1)在實驗室中,利用加速器加速輕核,使其達到引起聚變反應所需的動能。但是這種方法有兩個缺點,其一是隻有少量的輕核發生反應,釋放能量微不足道;其二是從能量角度來看,加速輕核完成聚變得不償失。所以大規模的聚變不能用此方法。
(2)把反應物質加熱到極高温度,讓這些物質的原子核具有極大的熱運動速度(或動能),彼此碰撞而發生聚變反應。由於聚變反應只在極高温度下才能進行,所以聚變反應又稱熱核反應。熱核反應有兩種方式:①劇烈的,不可控熱核反應,即氫彈爆炸。現已在地球上實現。②受控熱核反應,即聚變反應堆。由於還有許多問題沒有解決,至今仍未建成。
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輕核聚變氫彈爆炸原理
不過,上述氫彈爆炸的能量是在極短時間內一下子放出來的。這些能量不能受我們控制地進行利用,只能造成極大的破壞。如果能夠控制核聚變反應,使能量逐步釋放出來。那麼,就可以利用核聚變能來發電,這就是受控核聚變反應。