聚變?cè)?/span>
當(dāng)兩個(gè)輕原子核結(jié)合成一個(gè)較重的原子核時(shí),也會(huì)釋放能量。我們稱這種結(jié)合為聚變,放出的能量稱為聚變能。在人工控制下的聚變?yōu)槭芸鼐圩,在受控聚變的情況下釋放能量的裝置,稱為聚變反應(yīng)堆或聚變堆。
研究表明,中等質(zhì)量的元素,例如鐵附近的元素,無(wú)論裂變還是聚變,都不會(huì)釋放能量,而且需要吸收能量。重的元素,如鈾附近的元素,裂變時(shí)會(huì)釋放能量;與此相反,輕的元素.則在聚合為較重的元素時(shí),釋放出能量。
原子核都帶正電。兩個(gè)帶正電的原子核聚變成一個(gè)較重的原子核時(shí),首先要克服彼此間的靜電斥力。輕原子核帶的正電少,彼此間的靜電斥力小,所以質(zhì)子數(shù)越少的原子核越容易聚變。輕原子核不但容易聚變,而且聚變時(shí)放出的能量多。實(shí)際上,在考慮輕原子核的聚變時(shí),目前只考慮氫的同位素之間的聚變。氫的各種同位素的質(zhì)子數(shù)最少,只有一個(gè),所以互相間靜電斥力最小,在人工的條件下最容易聚變。
氫有三種同位素:氕、氘、氚。氕的原子核只有一個(gè)質(zhì)子。氘的原子核有1個(gè)質(zhì)子和1個(gè)中子,比氕原子核重1倍。由于它比氕重1倍,所以化學(xué)性質(zhì)相差較大。在當(dāng)時(shí),還沒有其他兩種同位素具有氕和氘這樣大的化學(xué)性質(zhì)上的差別。氚原子核有1個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子。氫是上述三種同位素的總稱,是元素名稱。
在氫的同位素中,氘和氚之間的聚變又最容易,所以人們一般將氘和氚稱為聚變核燃料。氘和氘之間的聚變就困難些,氕之間的聚變就更困難。因此人們?cè)诳紤]聚變時(shí),首先考慮的是氘、氚之間的聚變,其后才是考慮氘、氘之間的聚變。由于氚的半衰期只有12. 26年,每過12.26年就要減少一半,所以地球誕生之初存在的氚早已衰變得無(wú)影無(wú)蹤了。自然界中的氚,是宇宙射線的產(chǎn)物,只有幾千克。聚變用的氚要人工制造,所以一般不考慮氚、氚聚變。
聚變核燃料和裂變核燃料相比,不僅豐富,而且干凈。太陽(yáng)的巨大能源就是聚變產(chǎn)生的。
快堆前景展望
聚變能量
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