核聚变和核裂变的区别及原理(一分钟说清啥是核聚变与核裂变)
核聚变和核裂变的区别及原理(一分钟说清啥是核聚变与核裂变)
核裂变就是原子弹的原理:当一个铀235吸收了一个低能中子之后,就会发生裂变,释放巨大能量的同时会再释放出2个中子,而这2个中子又会被其它铀235吸收促成进一步裂变,这就是“链式反应”。 为什么裂变之后会释放巨大能量呢? 简单来讲,在裂变反应之前和裂变反应之后,释放的中子和新物质的质子相加的数量总和是相等的,但中子数量要比反应前少(吸收1个释放2个),而中子的质量比质子略大,也就是说反应之后的总质量发生了亏损,而亏损的质量则以能量的形式被释放了出来。
核聚变就是太阳的能量来源:当质量小的氘原子(一种氢的同位素),在超高温和高压条件下,核外电子摆脱原子核的束缚,让两个原子核能够互相吸引,形成原子核互相聚合,生成新的质量更重的原子核(如氦),由于发生中子逃逸,导致物质质量发生损耗,亏损的质量通过能量释放出来,释放的能量又不断促使新的核聚变发生。
总之,核裂变与核聚变都是因为物质质量发生损耗,根据爱因斯坦相对论,损耗的质量变成了巨大的能量释放出来。
对于未来核能的应用,笔者认为核聚变更是未来发展方向。原因有两个:
第一、但核聚变损失的质量比例更大,放出的能量比核裂变的更大。 每克氘聚变时所释放的能量为5.8×10^8kJ,七倍于每克铀235裂变时所释放的能量8.2×10^7kJ。 在太阳的中心,温度高达1500万摄氏度,气压达到3000多亿个大气压。 核聚变反应每秒钟要消耗掉约500万吨的物质,并转换成能量释放出来。
第二、核聚变燃料更容易获得:天然铀所含铀235的浓度只有0.7%,要获得浓缩铀程序复杂,目前1公斤武器级铀235,就需要从200吨铀矿石中提炼。而核聚变的燃料供应充足,地球上重氢有10万亿吨(每1升海水中含30毫克氘,而30毫克氘聚变产生的能量相当于300升汽油)
但是,发生裂变的物理条件(发射中子)比较简单,而完成核聚变的初步物理条件(超高温超高压)实现比较困难,但是相信人类在克服这些困难后,就几乎拥有无限的能量。
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