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核聚變介紹 核聚變的應用

2024-09-23 14:11:18文/勾子木

核聚變,又稱核融合、融合反應、聚變反應或熱核反應,即兩個較輕的核結合而形成一個較重的核和一個極輕的核(或粒子)的一種核反應形式。

核聚變介紹 核聚變的應用

核聚變介紹

核聚變,又稱核融合、融合反應、聚變反應或熱核反應,即兩個較輕的核結合而形成一個較重的核和一個極輕的核(或粒子)的一種核反應形式。質量小的原子,主要是指氘,在一定條件下(如超高溫和高壓),能讓核外電子擺脫原子核的束縛,兩個原子核能夠互相吸引而碰撞到一起,發生原子核互相聚合作用,生成新的質量更重的原子核(如氦),中子雖然質量比較大,但是由于中子不帶電,因此也能夠在這個碰撞過程中逃離原子核的束縛而釋放出來,大量電子和中子的釋放所表現出來的就是巨大的能量釋放

人類已經可以實現不受控制的核聚變,即氫彈的爆炸。而目前,科學家正在努力研究可控核聚變,核聚變可能成為未來的能量來源。

核聚變的應用

1、能源生產?:核聚變被認為是未來清潔能源的潛在候選者之一。與核裂變不同,核聚變不會產生有害的廢料和溫室氣體排放,因此被認為是更加可持續和安全的能源形式。

2、科學研究?:核聚變可用于研究恒星和其他天體的內部工作機制,了解物質在極端條件下的行為和性質。

3、醫療?:核聚變可用于產生高質量的醫用同位素,這些同位素可用于診斷和治療各種疾病。

4、國防?:核聚變可用于生產高能射線和高能粒子,這些物質可用于生產先進的武器和爆炸裝置。

核聚變類型

熱核聚變

如果要進行熱核聚變反應,首先就必須提高物質的溫度(幾百萬度以上的高溫),使原子核和電子分開,處于這種狀態的物質稱為等離子體。核力是一種非常強大的力量,但其力量所及的范圍僅止于10^-15米左右,當質子和中子互相接近至此范圍時,核力就會發揮作用,因而發生核聚變反應。

冷核聚變

冷核聚變是指常溫、常壓下發生的核聚變反應的假說。冷核聚變不同于恒星內部、熱核武器和實驗性聚變反應堆中高溫、高壓的“熱”核聚變,也不包括常溫的μ子催化聚變。目前,并不存在被主流物理學共識接受的冷核聚變理論或現象。

核聚變的原理

核聚變,即氫原子核(例如氘和氚)結合成較重原子核(例如氦),放出巨大能量。因為化學是在分子、原子層次上研究物質性質,組成,結構與變化規律的科學,而核聚變是發生在原子核層面上的,所以核聚變不屬于化學變化。

原子核中蘊藏巨大的能量,原子核的質量的變化(從一種原子核變化為另外一種原子核)往往伴隨著能量的釋放或吸收(質能方程)。核聚變是核裂變相反的核反應形式,并且從理論上來說,核聚變反應會終止于鐵(Fe),因為鐵的原子核最為穩定。

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