首页 > 6 科普知识 > 核裂变和核聚变的区别

核裂变和核聚变的区别

2011年5月11日 AEROFISH 2,434 views 发表评论 阅读评论

核能是现代文明的重要能源来源。核能的利用分为核裂变和核聚变两种,两者是有区别的。

一、核裂变(nuclear-fission)

核裂变是用中子轰击较重原子核,从而使之分裂成比较轻的原子核的反应。

核裂变主要应用在核电厂、原子弹。

核裂变的核燃料有铀-235、铀-233、钚-239等,主要用铀-235。

核裂变的关键就是链式裂变反应,可见上图说明。

一个不受控制的链式裂变反应,就会产生像原子弹这样的爆炸。而核电站需要的是一个可控的链式裂变反应,可以通过控制发生裂变的中子数来达到目的。

核裂变会有产物产生,种类非常复杂,有35种元素,200多种放射性核子。

核裂变所释放的能量和其质量损失有关。可用爱因斯坦的质能方程(E=mc2)来计算。

二、核聚变(nuclear-fusion)

核聚变是指由质量小的原子,主要是指氘或氚,在一定条件下(如超高温和高压),发生原子核互相聚合作用,生成新的质量更重的原子核,并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式。

核聚变的自然存在形式是太阳的发光发热。人类的应用是氢弹爆炸。

氘,氢的非放射性同位素,原子核由1个质子和1个中子组成;
氚,氢的唯一放射性同位素,原子核由1个质子和2个中子组成。

氘氚聚合反应时,氘和氚共5个核子参加反应,生成4个核子的氦核,并释放1个中子及大量能量。

核聚变反应的初始条件是高温高压,温度要有近亿度才行。目前的技术是通过原子弹的爆炸能够获得这个温度。氢弹的制造原理就是通过引爆1颗核聚变原子弹,产生高温高压,来触发核聚变反应。而这样的方法不适合核聚变发电,因为电厂可不需要1次惊人的核爆炸。

核聚变的研究,中国是从上世纪50年代开始,在60年代研制出了氢弹。核聚变发电,大概在上世纪80年代就开始研究,技术难题之一就是让容器能承受1亿度的高温。30年过去了,目前中国的技术是采用超导体产生超级磁场,来约束高温物质,还是个实验装置,这已是世界先进水平了。据专家介绍还有更多的难题需要解决,还得再研究个30年。

核聚变燃料除了氘、氚,还能用3He(氦-3)。3He为惰性气体,无放射性,比氚更安全,可用来代替氚的作用。但是地球上没有3He矿藏,而月球上的钛矿中蕴藏着大量的3He资源(月球表面的钛金属能够吸收太阳风刮来的3He粒子)。所以各国早在上世纪80年代开始,就在研究月球3He开采了,目前还都最高机密。

三、核裂变和核聚变的区别

1.释放能量大小不同

氘氚核聚变反应是5个核子参加反应,产生约0.176亿电子伏特能量;铀-235核裂变反应是236个核子参加反应,产生约2亿电子伏特能量。按平均每个核子释放的能量来比,氘氚核聚变反应是铀-235核裂变反应的4.14倍。

2.燃料储藏量区别大

核裂变燃料铀-235储量极为有限。而核聚变的氘可以从海水中生产,海水可是非常丰富的。每1升海水含30毫克氘,相当于300升汽油。据说,电解水可获得氘,而氚可以通过氘轰击锂化合物(俗称氘靶)来量产。

3.核产物不同

核裂变产物,俗称核废料,具有大量放射性,几千年都很难处理。而核聚变几乎无废料产生,而放射性也只有作为燃料的氚存在,如果使用了无放射性的3He来代替,则将是无污染的核能。


本文对我无帮助,减1分本文对我有帮助,加1分(本文对您有帮助吗?目前总+2分,2参与者。)
Loading ... Loading ...

  1. 本文目前尚无任何评论.
  1. 本文目前尚无任何 trackbacks 和 pingbacks.