轻核的聚变qinghe de jubian

轻原子核结合成较重的原子核，同时释放出大量的原子核结合能的核转变。从核子的平均结合能曲线可知，质量数为中等的核的核子平均结合能比轻核的核子的平均结合能大。因此，如果当轻核结合为较重的原子核时，要放出大量的结合能。同重核的裂变一样，轻核的聚变也是释放原子核能的途径之一。根据核子的平均结合能数值，可以计算出聚变反应释放的结合能。例如，当氘核(D或21H)和氚核(T或31H)聚变时将释放△E=7.03×4-(1.09×2+2.78×3)=17.6兆电子伏的能量，反应方程为：21H+31H→42He+10n+17.6Mev。平均每个核子释放3.5兆电子伏的能量。而23592U裂变时放出约220兆电子伏的能量，平均每个核子放出1兆电子伏的能量。显然，相同质量的物质参与反应时，轻核的聚变远大于重核的裂变放出的能量。下表中列出了几个聚变反应与同质量的铀核裂变释放能量的倍数关系。

由表可知，同样质量的轻核聚变放能是铀核裂变放能的2～6倍。同时氢元素在地球上大量的存在，因此如果能够从氢原子核的聚变过程中取得核能做为动力的能源，那么人类将永远享有一种取之不尽，用之不竭的能源。要使轻核发生聚变反应，比实现重核裂变要困难得多。因为裂变是由中子引起，中子不带电，不受库仑斥力的作用，很容易打入原子核，而聚变反应要使两个轻核融合在一起，使它们接近到10-¹⁵米，即接近到核力发生作用的范围，就必须克服因原子核带正电而产生的强大库仑斥力。这就要求两个轻核具有极高的速度（或动能），相互碰撞，才会发生数量可观的聚变反应。为使轻核具有极大的动能可有两种方法：
❶在实验室中，利用加速器加速轻核，使其达到引起聚变反应所需的动能。但是这种方法有两个缺点，其一是只有少量的轻核发生反应，释放能量微不足道；其二是从能量角度来看，加速轻核完成聚变得不偿失。所以大规模的聚变不能用此方法。
❷把反应物质加热到极高温度，让这些物质的原子核具有极大的热运动速度（或动能），彼此碰撞而发生聚变反应。由于聚变反应只在极高温度下才能进行，所以聚变反应又称热核反应。热核反应有两种方式：
❶剧烈的，不可控热核反应，即氢弹爆炸。现已在地球上实现。
❷受控热核反应，即聚变反应堆。由于还有许多问题没有解决，至今仍未建成。