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走近科學
核聚變是什么?
2018-12-27
核聚變是另一種能將質量轉化為能量的過程,是幾個較輕的原子核結合成一個較重的原子核的過程。
由于原子核間有很強的靜電排斥力,只有在一億攝氏度的超高溫下,輕核才有足夠的能量克服阻力發生聚變,因此超高溫是發生核聚變所必需的外部條件,所以核聚變又稱為熱核反應。原子核的靜電斥力與其所帶的電荷成正比,因此原子序數越小、質子數越少的輕核聚變所需的動能(溫度)就越低。所以只有一些較輕的原子核(例如氫、氘、氚、氦、鋰等)才容易發生核聚變。最常見的核聚變反應是氘、氚反應生成氦和中子,同時釋放出能量的過程,用反應式表示如下:
氘和氚反應、氘和氘反應是最有希望被人工控制利用的聚變反應。據測算,每升海水中含有0.03克氘,所以地球上僅在海水中就有45萬億噸氘。氚雖然不會自然形成,但用中子轟擊鋰可產生氚。1升海水中所含的氘,經過核聚變可提供相當于300升汽油燃燒后釋放出的能量,可以說是取之不盡。而且核聚變的產物質量小,半衰期極短,不產生放射性核廢料,也不產生硫、氮氧化物,是一種極為清潔的能源。從安全的角度看,核聚變不需要中子“點火”,不是鏈式反應,只要不維持高溫高密就立即停止反應??煽睾司圩兪墙鉀Q未來能源問題的最理想方案!
引自:公眾核科學技術知識問答叢書之三《核電造福你我他》,科學出版社,2013年
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