氘核

氘核（deuteron）是由一個質子和一個中子組成的原子核。氫的一種同位素原子核。結合能是2.20兆電子伏。氘核與其他核素，如氚核發生反應發射中子的閾能低，截面大，產生的中子能量高。因此，可用作中子源的材料或核聚變的燃料。大自然的含量約為一般氫的7000分之一，從核反應中製得，主要用於熱核反應。

基本介紹

• 中文名：氘核
• 外文名：deuteron
• 組成：由1個質子和1個中子組成
• 結合能：2.20兆電子伏
• 性質：氫的一種同位素原子核

氘核的組成

氘核為氘（deuterium）的原子核，由1個質子與1箇中子組成。

氘

氘的性質

氘（deuterium），氫（H）的同位素，也被稱為重氫，元素符號一般為D或2H。氘原子核中有一個質子和一個中子，其相對原子量為普通氫的二倍。氫中有0.02%的氘，在大自然的含量約為一般氫的七千分之一。氘用於熱核反應，聚變時放出β射線後形成質量數為 3 的氦，並在化學和生物學的研究工作中作示蹤原子。氘被稱為“未來天然燃料”。

常用製法：（1）由重水電解；（2）由液氫低溫精鎦。

氘核的性質

氘核中有兩個核子，平均結合能為1.11MeV(1eV≈1.602 189 2×10-19J)，每個氘核的自旋狀態函式有3個，即+1，0，-1。氘核所帶電荷少，彼此間庫侖斥力較小，不大的能量就能克服斥力的作用。超高溫度時，氘核或與氫原子核互相碰撞，可以發生聚變反應，放出能量，生成平均結合能比氘核大的核，如： D+D→H+T+4MeV，D+D→n+3He+3.3MeVD+T→n+4He+17.6MeV

聚變反應原理

氘的用途

常溫下，氘是一種無色、無味、無毒無害的可燃性氣體。它用於核能、可控核聚變反應、氘化光導纖維、氘潤滑油、雷射器、燈泡、實驗研究、半導體材料韌化處理以及核醫學，核農業等方面；另外在軍事上，它也有一些重要的用途，比如製造氫彈，中子彈和DF雷射武器。

聚變反應堆裝置示意圖

氫的同位素

氫有三種同位素：¹H（氕）、²H（氘）、³H（氚），平時見到的氫以¹H為主，含少量²H；氦也有³He（氦3）和⁴He（氦4）兩種同位素，³He不穩定，一般見到的是⁴He。

氫聚變為氦的反應可以有多種形式：

4個¹H聚變為一個⁴He；

2個²H變為一個⁴He；

²H + ³H = ⁴He + n

還有其它的形式，上面只是簡單的說明，其實聚變過程中還有其它粒子產生。

總之要聚變成⁴He，至少要有4個核子（質子或中子），因為質子和中子在一定條件下可以互相轉化。如果聚變中的核子超過4個了，多餘的通常會以中子形式釋放出來。

可以仔細研究⁴He的核質量，以及中子、質子的質量，會發現由兩個質子加兩個中子組成的⁴He核，比兩個自由質子及兩個自由中子質量之和要小，此即質量虧損的來源，核聚變的巨大能量就來源於這個質量之差。

還可以理解為聚變後，每個質子和中子的質量都減小了。正如當一人從高處跳到地面，如果釋放的能量通過輻射發散到外太空，可以發現那個人的質量有微小的下降。