飞鱼博客

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。