核聚变

核聚变是用两个较轻的原子核制造一个重核原子的一部分)的过程。这个过程称为核反应。它释放出大量的能量。

核聚变产生的原子核比任何一个起始原子核重。但是,它没有起始核(原子)的原始质量的组合那么重。这种损失的质量被改变为大量的能量。这一点在爱因斯坦著名的E=mc2方程中就可以看出。

核聚变发生在恒星的中间,比如太阳。氢原子融合在一起,形成氦气。这将释放出大量的能量。这种能量为恒星的热和光提供了动力。并非所有的元素都能结合。较重的元素比较轻的元素更不容易结合。(一种金属)不能与其他原子融合。这就是导致恒星死亡的原因。恒星将所有的原子连接在一起,制造不同类型的较重原子,直到它们开始制造。铁核不能与其他原子核融合。反应停止了。恒星最终会冷却而死亡

地球上,很难启动核聚变反应,释放的能量超过启动反应所需的能量。原因是核聚变反应只有在高温高压下才会发生,比如在太阳上,因为两个核子都带有正电荷,正电排斥正电。停止排斥的唯一方法是使原子核以很高的速度互相撞击。它们只有在高压和高温下才能做到这一点。迄今为止,唯一成功的方法是在核武器上。氢弹使用原子弹(裂变)来启动核聚变反应。几十年来,科学家和工程师们一直在努力寻找一种安全和可行的方法来控制和遏制核聚变反应以产生电力。在聚变能作为清洁能源使用之前,他们仍有许多挑战需要克服。

周期表的版本,显示元素的起源----包括恒星核合成。94以上的元素是人为的,不包括在内。Zoom
周期表的版本,显示元素的起源----包括恒星核合成。94以上的元素是人为的,不包括在内。

太阳通过氢核聚变成氦的核聚变产生能量。在其核心,太阳每秒钟融合6.2亿公吨的氢。Zoom
太阳通过氢核聚变成氦的核聚变产生能量。在其核心,太阳每秒钟融合6.2亿公吨的氢。

氢氘氚(D-T)聚变反应是用来释放聚变能量的。Zoom
氢氘氚(D-T)聚变反应是用来释放聚变能量的。

问题和答案

问:什么是核聚变?
答:核聚变是由两个较轻的原子核组成一个重核(原子的一部分)的过程。这个过程被称为核反应,释放出大量的能量。

问:这个过程是如何进行的?
答:由核聚变产生的原子核比任何一个起始原子核都要重,但没有它们原来的质量组合重。这个失去的质量被改变为大量的能量,这可以从爱因斯坦著名的E=mc2方程式中看出。

问:这个过程在哪里发生?
答:核聚变发生在恒星中间,比如我们的太阳,氢原子融合在一起形成氦,并释放出大量的能量,为其热量和光线提供动力。

问:是否所有的元素都能通过聚变加入?
答:不是,较重的元素比较轻的元素不容易结合,铁(一种金属)根本不能与其他原子融合。这就是导致恒星死亡的原因,当它们把所有的原子连接在一起,制造更重的原子,直到它们开始制造不能再融合的铁。

问:在地球上启动核聚变反应容易吗?
答:不,这非常困难,因为这些反应只在像太阳那样的高温高压下发生,因为两个原子核都带有正电荷,相互排斥,所以它们必须以非常高的速度相互撞击,才能成功融合。

问:是否有人已经成功地控制或遏制这些反应来发电?
答:还没有--科学家和工程师已经尝试了几十年,但在核聚变发电作为清洁能源之前仍有许多挑战。

问:到目前为止,在核聚变方面有哪些成功的做法?
答:到目前为止,唯一成功的方法是在核武器方面,氢弹使用原子弹(裂变)来启动反应。

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