核聚变核裂变（核能：核裂变和核聚变）

核聚变核裂变(核能:核裂变和核聚变)

核能:当一个重原子核分裂成两部分时，两个较轻原子核的结合能会大于原来的重原子核，所谓裂变过程释放能量。另一方面，两个较轻的原子核结合成一个较重的原子核的聚合过程会释放能量，因为原子核在这个较重的原子核中结合得更紧密。因此，释放原子能有两种方式——核裂变和核聚变。

核裂变原理:用中子轰击铀核，可以将后者分裂成两个中等质量的裂变碎片，同时释放大量能量和两三个快中子。在适当的条件下，这些快中子会被其他铀原子核吸收，再次引起裂变。如果我们继续这样下去，就会形成一个自持的链式反应，会让越来越多的铀核参与到链式反应中，释放出有意义的原子能。

裂变示意图

核裂变应用:核反应堆是发生大量核裂变的场所，在裂变过程中产生大量的中子、辐射、放射性裂变产物和热量。

核电站

(1)在原子能对经济发展的贡献中，最重要的是利用反应堆的热能发电。1 kg铀-2资源网络35提供的能量理论上相当于约2300吨无烟煤。在目前的实际应用中，1公斤天然铀可以替代20-40吨煤，大大节约了燃料成本。

核潜艇

(2)推进动力将反应堆的热能转化为机械能，可作为推进动力。车辆核动力推进的主要优势是续航能力大，已成功应用于核潜艇、核导航空母船、核破冰船等。对于核潜艇来说，由于核动力不需要氧气，合适的核潜艇可以在水下长期航行，成为名副其实的潜艇和隐藏在水下的机动导弹发射基地，具有极大的军事时间价值。

(3)利用反应堆产生的能量直接加热应该有非常广阔的市场，目前还远远没有完全开发出来。

(4)中子源反应堆是一种非常强的中子源，产生的中子比其他方法多得多，成本也低。反应堆已经成为利用中子进行基础和应用研究的重要工具。可能的研究领域包括核物理、放射化学、凝聚态物理、材料科学、生物学、生命科学、反应堆物理和反应堆工程。反应堆作为中子源的另一个重要用途是产生放射性同位素。

中国第一颗原子弹

原子弹:原子弹类似于核反应堆，它同时利用了重核裂变链式反应释放的巨大能量。但是在反应堆中，能量的释放是缓慢的、受控的和延长的，而在原子弹中，它是瞬时的和不受控制的。原子弹爆炸时，在不到百万分之一秒的时间内释放出巨大的能量，使爆炸中心的温度立即上升到数千万度，压力上升到数十亿个大气压，将所有物质变成等离子体，形成一个火球。高温高压下，各种核反应产生的中子和裂变碎片形成冲击波、光热辐射、穿透辐射、放射性污染、核电磁脉冲等杀伤破坏因素。

核聚变

核聚变:当非常轻的原子核聚合时，它们也能释放出大量的能量。但由于参与聚变反应的原子核之间存在静电斥力，只有当原子核具有足够的动能时，才能克服它们之间的静电斥力，相互靠近进行核反应。粒子加速器可以给一些轻原子核所需的高速，但以这种方式加速的1亿个粒子中，只有一两个能击中目标原子核，获得的能量远远小于消耗的能量，无法使聚合继续进行。

另一种方法是让原子核处于非常高的温度，比如几千万度。此时相当多的原子核有足够的动能实现聚合反应，反应中释放的热量足以引起温度升高，加速反应，引起自持聚变反应。因为这种聚变反应是在高温下进行的，所以通常被称为热核反应，是太阳和其他行星的能量来源。在太阳下，每秒钟有6亿吨氢聚合成氦。

中国第一颗氢弹

氢弹:地球上的人工聚变反应最初是在热核武器爆炸中实现的。利用裂变原子弹爆炸产生的高温，可以点燃氘氚聚合反应，释放巨大能量。氘和氚是氢的同位素，所以这种武器被称为氢弹。

可控热核反应:实现可控热核反应，使人类掌握聚变能，是一个重要的科学课题。如前所述，轻核的聚变必须在高温下有效进行。温度越高，反应的概率越大。对于最容易实现聚合的氘氚反应，也需要1亿以上的温度条件。开发多资源网络的能量转换是非常困难的。除了达到自持聚变反应所需的密度、温度和能量约束时间等条件外，还需要在工程等离子体控制、耐腐蚀资源网络材料和远程维护等方面进行大量研究。

1985年，美国、欧共体、日本和俄罗斯联邦建造了环形等离子体磁约束(托卡马克)型大型国际热核实验装置ITRE。中国还在利用自建的超导磁体托卡马克实验装置对聚变能进行持续研究。

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