“为啥核裂变比核聚变易于控制?”

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原题:核裂变为什么容易控制而核聚变不容易？

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我想，很多人在浏览核聚变的文案时，比如最近在时代杂志上刊登的关于新成立的通用融合企业( general fusion )的主题中，人们只关注“核能”的部分。

德国马普学会等离子体物理研究所的核聚变装置wendelstein 7-x模拟器。

图片来源: dpa/alamy

事实上，核聚变和核裂变有很大的不同。 让我们来回顾一下这两者的不同点。

将质量转化为能量

假设有200万美元。 当然，这是虚拟的情况。 出于一些考虑，我决定把这笔钱存入两个独立账户。 存了钱之后，发现每个账户的金额只有999999美元。 是的，2美元在空处消失了！ 作为交换，这消失的两美元可能给我带来了满满的能量。 那个也许也可以。

裂变反应也会发生同样的情况。 注意原子，你会发现它由电子、质子、中子三种粒子组成(氢原子不含中子)。 原子核中的质子数告诉我们该原子的元素种类(氮的质子数为7，银的质子数为47 )。 原子量等于质子数和中子数之和。 铀235含有92个质子(铀元素的本质属性)和143个中子(因为235-92=143 )。 哈哈，下一次派对上还可以谈两件事。 两个原子的质子数相同而中子数不同时，它们是同位素(氡和重氢等)。

我们回到核裂变上来，这部分有点疯狂。 铀235分裂成两个碎片会得到氪92、钡141、两个多余的中子。 考虑到所有中子和质子，这看起来也正常。 对比最初的铀和最终的裂变材料的质量，你会发现一些质量已经消失了。 原来的质量超过了反应后的质量，这确实有点不可思议。 就像把2百万美元分成两块少了2美元一样吗？ 其实能量并没有真正消失——它只是变成了其他形式的能量。 是的。 我们可以把质量看成能源。 这就是着名的爱因斯坦质量方程式。

在上式中，e为等效能量，m为粒子质量，c为光速(常数，值为2.99×108m/s )。 由于该比例常数的数值极大(更平方)，因此极小的质量也具有巨大的能量。 这些质量变化带来的能量能在那些方面得到利用吗？ 当然，它可以用来加热水提供蒸汽。 这就像裂变反应堆一样。 提供蒸汽驱动涡轮发电。 就像煤炭火力发电厂一样。 我只是不用煤。

上述例子考虑的是分开某物时的质量变化。 如果将氢和重氢(氢的同位素、中子数2 )结合形成重原子核，同样会发生质量变化。 轻元素融合后，产物的质量会比起始原料少，这个过程也会释放能量。 因此，重原子分裂产生能量(核裂变)，轻原子融合产生能量(核聚变)。

核裂变为什么优于核聚变？

核聚变是相当困难的。 在这个过程中，中子不需要撞击原子核发生反应，需要使带正电的两个原子核充分接近并融合。 原子核不含电子，所以带正电，互相排斥。 这意味着原子核的能量非常高，要克服库仑力的作用，发生核聚变反应。 不用说，高能粒子是问题所在。 这也是核聚变反应困难、核裂变比较容易的理由(实际上有点困难)。 。

与核裂变相比，核聚变好在哪里？

裂变反应堆也还有很多未解决的问题。 首先，反应原料的问题。 我想marty mcfly在《回到未来》中提到钚时，很好地解释了这一点。 “博士，你不能进店买钚。 是偷来的吗？ ”

裂变反应的原料不是到处都能得到的。 事实上，如果你在寻找天然钚，你将一无所获。 人工合成钚是唯一的方法。 裂变的另一个问题是反应产物。 裂变反应后，剩余的原料不仅具有放射性，而且化学性质也很活性，不太容易解决。

核聚变可以处理上述核裂变中的产物和原料问题。 核聚变反应的原料更简单，重氢也不那么容易得到，但至少不需要自己制作。 然后生成氦4或氦3。 想想这些氦气能给你充多少个气球！ (写作: rhett allain翻译:徐丽审学校:胡家杰)

来源：成都新闻网