核聚變

核聚變（nuclear fusion），又稱核融合、融合反應、聚變反應或熱核反應，即兩個較輕的核結合而形成一個較重的核和一個極輕的核（或粒子）的一種核反應形式。 質量小的原子，主要是指氘，在一定條件下（如超高溫和高壓），能讓核外電子擺脫原子核的束縛，兩個原子核能夠互相吸引而碰撞到一起，發生原子核互相聚合作用，生成新的質量更重的原子核（如氦），中子雖然質量比較大，但是由於中子不帶電，因此也能夠在這個碰撞過程中逃離原子核的束縛而釋放出來，大量電子和中子的釋放所表現出來的就是巨大的能量釋放

人類已經可以實現不受控制的核聚變，即氫彈的爆炸。而目前，科學家正在努力研究可控核聚變，核聚變可能成為未來的能量來源。

基本介紹

• 中文名：核聚變
• 外文名：Nuclear fusion
• 別名：核融合/融合反應/聚變反應

原理

核聚變，即輕原子核（例如氘和氚）結合成較重原子核（例如氦），放出巨大能量。因為化學是在分子、原子層次上研究物質性質，組成，結構與變化規律的科學，而核聚變是發生在原子核層面上的，所以核聚變不屬於化學變化。

核聚變示意圖

原子核中蘊藏巨大的能量，原子核的質量的變化（從一種原子核變化為另外一種原子核）往往伴隨著能量的釋放或吸收（質能方程）。核聚變是核裂變相反的核反應形式，並且從理論上來說，核聚變反應會終止於鐵（Fe），因為鐵的原子核最為穩定。

核聚變類型

熱核聚變

如果要進行熱核聚變反應，首先就必須提高物質的溫度（幾百萬度以上的高溫），使原子核和電子分開，處於這種狀態的物質稱為電漿。核力是一種非常強大的力量，但其力量所及的範圍僅止於10^-15米左右，當質子和中子互相接近至此範圍時，核力就會發揮作用，因而發生核聚變反應。

冷核聚變

冷核聚變是指常溫、常壓下發生的核聚變反應的假說。冷核聚變不同於恆星內部、熱核武器和實驗性聚變反應堆中高溫、高壓的“熱”核聚變，也不包括常溫的μ子催化聚變。目前，並不存在被主流物理學共識接受的冷核聚變理論或現象。

核聚變的發展

1919年阿斯頓(F. W. Aston)在實驗中發現“氦-4的質量比組成氦的4個氫原子的質量之和大約小1% 左右。根據愛因斯坦質能關係，其質量差恰好等於四個氫原子核聚合成一個氦-4時釋放的能量。盧瑟福也幾乎在同一時期證明了足夠大能量的輕原子核相互碰撞可以發生核反應。

1920年，英國天文學家亞瑟·愛丁頓(Arthur Eddington)的《恆星內部構造》認為，包括太陽在內的恆星是由氫的核聚變提供動力的。

1929年，阿特金森(Atkinson)和奧特邁斯(Houtermans) 從理論上計算了氫原子在幾千萬度高溫下聚變成氦的可能性，認為太陽上進行的可能就是這種核聚變反應。

1934 年，奧立芬特(Oliphant)發現了第一個 D-D 核反應。

1942年，施萊伯(Schreiber)和金(King)在美國普渡大學首次發現了 D-T 核反應。

1951年，美國在核試驗中完成了人類首次核聚變。

1952年，美國在氫彈試驗中首次進行了大規模核聚變。

1967年，在西部地區新疆羅布泊的上空，我國的第一顆氫彈爆炸試驗獲得完全的成功。