核聚变|核聚变和核裂变

什么是核聚变？

核聚变又称核融合、融合反应、聚变反应或热核反应。

核聚变的核一般是指由质量小的原子，主要是指氘，在一定条件下（如超高温和高压），只有在极高的温度和压力下才能让核外电子摆脱原子核的束缚，让两个原子核能够互相吸引而碰撞到一起，发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子核（如氦）。

中子虽然质量比较大，但是由于中子不带电，因此也能够在这个碰撞过程中逃离原子核的束缚而释放出来，大量电子和中子的释放所表现出来的就是巨大的能量释放。

核聚变是一种核反应的形式。原子核中蕴藏巨大的能量，原子核的变化（从一种原子核变化为另外一种原子核）往往伴随着能量的释放。

核聚变是核裂变相反的核反应形式。核聚变燃料可来源于海水和一些轻核，所以核聚变燃料是无穷无尽的。 人类已经可以实现不受控制的核聚变，如氢弹的爆炸。

科学家正在努力研究可控核聚变，以期望利用核聚变来发电，核聚变可能成为未来的能量来源。太阳辐射就是典型的核聚变。

核聚变方程

核聚变方程wuli.in有很多，典型的核聚变方程如下图所示：

核子氘与核子氚碰撞后合成氦，并产生一个中子，并释放能量。

为何核聚变释放能量

根据爱因斯坦的质能方程，△E=△mc²可知：

能量的亏损，会引起巨大的能量，且比例系数为光速的平方。

小核的核聚变过程中，存在着质量亏损。如上述核聚变方程式所示，存在质量亏损，因此释放能量。

核聚变发电

王尚老师辅导书物理自诊断每道题都有视频讲解，哪道题不会扫题旁二维码即可看视频，学习更高效，考试分数更高，欢迎添加微信teacherws咨询。核聚变发电是一种利用原子核聚变反应产生热能，然后利用热能发电的技术。

它是21世纪正在研究中的重要技术，主要是把聚变燃料加热到1亿度以上高温，让它产生核聚变，然后利用热能发电。与核裂变相比，热核聚变不但资源无限易于获得，其安全性也是核裂变反应堆无法与之相比的。热核反应堆如果在事故状态释能增加时，等离子体与放电室壁的相互作用强度则增大，由此进人等离子体的杂质随之增加。从现有科学技术来看，核聚变发电的最终实现还需很长的时间。

对比核裂变，核聚变发电的优势：氘是从海水里萃取出来的，氚来自金属锂，这是土壤里的一种常见元素。一加仑海水可提供相当于300加仑汽油产生的能量，50杯海水产生的燃料所含的能量，相当于2吨煤。

核聚变电站将不会产生碳，而且生成的放射性副产品也比当前的核电站更少，储存方法也更简单。核聚变电站的核反应堆失控或‘坍塌’，也不会造成危险。因此，核聚变能将对环境和经济都有利。国家点火装置只是第一步，要达到这个目标，科研人员还要进行更多研究和技术开发工作。

核聚变与核裂变

从高中物理学习的角度来分析，最简单的判别：

核聚变是小核变大核，而核裂变是大核变小核。

无论是小核变大核的核聚变，还是大核变小核核裂变，都是能量释放的过程，都存在质量亏损。

核聚变与氢弹

氢弹是核武器的一种，是利用原子弹爆炸的能量点燃氢的同位素氘（D）、氚（T）等质量较轻的原子的原子核发生核聚变反应（热核反应）瞬时释放出巨大能量的核武器。

氢弹又称聚变弹 、热核弹、热核武器。氢弹的杀伤破坏因素与原子弹相同，但威力比原子弹大得多。

氢弹的运载工具一般是导弹或飞机。为使武器系统具有良好的作战性能，要求氢弹自身的体积小、重量轻、威力大。

因此，比威力的大小是氢弹技术水平高低的重要标志。

核聚变学习问题与王尚老师答疑

学生问题1：王尚老师您好，我想问您一个问题，是不是所有的小核都能发生核聚变？

王尚老师：并不是这样的，需要知道的是，核聚变是存在质量亏损的核反应方式。核聚变的核反应方程中，一般只有氕、氘、氚和中子、质子、氦核。从应试的角度来看，只有氢元素和氦元素能够参与核聚变反应，有其他元素的都不是核聚变反应。请同学们利用物理自诊断专题43和专题44典型题和我的视频讲解，来更加深入理解这个问题和原子核的其他重要考点。

学生问题2：王尚老师您好，什么是质量亏损？

王尚老师：举一个例子便于同学们理解什么是质量亏损，以及质量亏损所释放的能量。比如说有0.1kg的铀，发生了核变后，铀元素变为了其他元素，而其他所有元素的总质量，只有0.09kg，其他的质量呢？都消失掉了。总的消失质量为△m=0.01kg，同学们可以根据爱因斯坦质能方程公式△E=△mc²估算下大概释放多少的能量，这个数字是不是超乎你的想象？当然啦，上面笔者举的例子，并不是原子弹爆破的真实数据，我仅希望借助此案例帮同学们搞懂质量亏损是什么意思。请同学们利用物理自诊断专题43和专题44典型题和我的视频讲解，来更加深入理解这个问题和原子核的其他重要考点。

参考文献

爱因斯坦的光电效应 http://gaozhongwuli.com/zongjie/kaodian/437787.html

核裂变 http://gaozhongwuli.com/zongjie/x35/481796.html

什么是1U？U的概念详解 http://i.gaozhongwuli.com/resource/14044.html

放射性元素 http://gaozhongwuli.com/zongjie/x35/481798.html

为什么1u等于931.5Mev? http://blog.gaozhongwuli.com/26768

爱因斯坦与原子弹 http://blog.teacherws.com/study/5981.html

德布罗意波 http://gaozhongwuli.com/zongjie/x35/481800.html

卢瑟福的散射实验 http://blog.teacherws.com/wen/13432.html

高中物理选修3-5核心考试要点 http://gaozhongwuli.com/zongjie/x35/481815.html 

作者：王尚，苏阳。校正：齐思源。版权归属高中物理网（gaozhongwuli.com），严禁转载。

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