核聚變與核裂變

08-13

核聚變與核裂變

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核聚變就是小質量的兩個原子合成一個比較大的原子。

核裂變就是一個大質量的原子分裂成兩個比較小的原子。

這個過程都會釋放出巨大的能量。

前者釋放的能量更大。

世界上的每一種物質都處於不穩定狀態，有時會分裂或合成，變成另外的物質。

物質無論是分裂或合成，都會產生能量。

由兩個氫原子合為一個氦原子，就叫核聚變，太陽就是依此而釋放出巨大的能量。

大家熟悉的原子彈則是用裂變原理造成的，目前的核電站也是利用核裂變而發電。

核裂變雖然能產生巨大的能量，但遠遠比不上核聚變。

裂變堆的核燃料蘊藏極為有限，不僅產生強大的輻射，傷害人體，而且遺害千年的廢料也很難處理，核聚變的輻射則少得多，核聚變的燃料可以說是取之不盡，用之不竭。

核聚變要在近億度高溫條件下進行，地球上原子彈爆炸時可以達到這個溫度。

用核聚變原理造出來的氫彈就是靠先爆發一顆核裂變原子彈而產生的高熱，來觸發核聚變起燃器，使氫彈得以爆炸。

但是，用原子彈引發核聚變只能引發氫彈爆炸，卻不適用於核聚變發電，因為電廠不需要一次驚人的爆炸力，而需要緩緩釋放的電能。

核聚變反應燃料是氫的同位素氘、氚及惰性氣體3He（氦－3），

氘和氚在地球上蘊藏極其豐富，據測，每1升海水中含30毫克氘，

而30毫克氘聚變產生的能量相當於300升汽油，這就是說，1升海水可產生相當於300升汽油的能量。

一座100萬千瓦的核聚變電站，每年耗氘量只需304千克。

氘的發熱量相當於同等煤的2000萬倍，天然存在於海水中的氘有45億噸，

把海水通過核聚變轉化為能源，按目前世界能源消耗水平，可供人類用上億年。

鋰是核聚變實現純氘反應的過渡性輔助「燃料」，地球上的鋰足夠用1萬年～2萬年，我國羌塘高原鋰礦儲量佔世界的一半。

科學家們發現，以3He為燃料的核聚變反應比氘氚聚變更清潔，效益更高，而且與放射性的氘氚不同的是3He是一種惰性氣體，操作安全。

獲得過諾貝爾獎金的科學家博格、美國總統軍備控制顧問保羅·尼采1991年曾撰文說，沒有其它能源能像3He那樣幾乎無污染。

下世紀初，人類將在月球上開採地球上不存在的3He礦藏，用於代替氚，從而使目前世界各地建造的實驗性聚變反應可以攻克關鍵性的難關，使其走上商用成為可能。

地球上並不存在天然的3He，作為核武器研究的副產品，美國每年生產大約20千克，但一台實驗性反應堆就需要至少40千克。

月球上的鈦礦中蘊藏著豐富的3He資源。

月球表面的鈦金屬能吸收太陽風刮來的3He粒子。

據估計，月球誕生的40億年間，鈦礦吸收了大約100萬噸3He，其能量相當於地球上有史以來所有開發礦物燃料的10倍以上。

1994年日本宣布了去月球開發3He的計劃項目，日本比美國在3He聚變項目上的投資要多出100倍。

人工氦3聚變和氫核聚變在技術實現上有什麼不同嗎？

不同原料進行可控核聚變，最明顯的區別就是所需要的溫度。

所需溫度最低的是氘氚核聚變，「只」需要8億度的溫度就可以了，而氦3需要的溫度是它的10倍，大約是80億度。那麼氦3的優勢是什麼呢？

答案是數量，氦3的數量很大，遠比氚要多。地球上氚的含量幾乎是0，因為它是放射性元素，半衰期只有12年。

目前用的氚都是通過核反應造出來的，一年只有幾公斤的產量，只夠研究用，這還沒考慮製造氚所消耗的能量。

相比之下，氦3是穩定元素，在月球上的儲量估計有100萬噸，和氚根本不是一個量級的。

用氦3聚變還有一個好處，就是不產生中子。

中子會帶來很多麻煩：它不帶電，穿透力極強，會把大量聚變能量帶走。當它碰到別的物質以後，就會發生核反應，製造放射性物質。