浩劫重生-第4部分
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量约为1018吨。其中蕴藏着大量地氘。提炼氘比提炼铀容易得多。遗憾地是这个聚变反应需要非常高地温度。以克服两个带正电地氘核之间地巨大排斥力（从理论计算。要克服这种库仑斥力需要109℃地高温）。氢弹地制造原理。就是利用一个小地原子弹作为引爆装置。产生瞬间高温引发上述聚变反应发生强烈爆炸。氢元素地几种同位素之间能发生多种聚变反应。这种变化过程存在于宇宙之间。太阳辐射出来地巨大能量就来源于这类核聚变。但我们目前尚没有办法在地球上利用这类核聚变发电。怎样能取得这样高地温度？用什么材料制造反应器？怎样控制聚变过程等各种问题尚无答案。
补充：中国核聚变装置地最新消息：
新华网合肥9月29日电（记者喻菲蔡敏程士华）世界领先地中国新一代热核聚变装置EAST28日首次成功完成了放电实验。获得电流200千安、时间接近3秒地高温等离子体放电。
负责这一项目地中国科学院等离子体所所长李建刚研究员在接受新华社记者采访时说。此次实验实现了装置内部1亿度高温。等离子体建立、圆截面放电等各阶段地物理实验。达到了预期效果。
工艺鉴定组专家、中科院基础科学研究局金铎研究员在实验后地新闻发布会上宣布。EAST通过国家“九五”大科学工程工艺鉴定。参与EAST研究合作地美国通用原子能公司盖瑞·杰克逊博士说：“EAST成为世界上第一个建成并真正运行地全超导非圆截面核聚变实验装置。它将在未来10年内保持世界先进水平。”
据了解。EAST装置是中国耗时8年、耗资2亿元人民币自主设计、自主建造而成地。
记者在实验控制室看到，这个近似圆柱形的大型物体由特种无磁不锈钢建成，高约12米、直径约5米，据介绍其总重量达400吨。
李建刚研究员说，与国际同类实验装置相比，EAST是使用资金最少、建设速度最快、投入运行最早、运行后获得等离子放电最快的先进核聚变实验装置。
“这意味着人类在核聚能研究利用领域取得重大进步，也标志着中国在这一领域进入国际先进水平”，李建刚说。
人们认识热核聚变是从氢弹爆炸开始的。氢弹爆炸时释放出极大的能量，给人类带来的是灾难。而科学家们却希望发明一种装置，可以有效地控制“氢弹爆炸”的过程，让能量持续稳定的输出，以解决人类面临的能源短缺危机。
美、法等国在20世纪80年代中期发起了耗资46亿欧元的国际热核实验反应堆（ITER）计划，旨在建立世界上第一个受控热核聚变实验反应堆，为人类输送巨大的清洁能量。这一过程与太阳产生能量的过程类似，因此受控热核聚变实验装置也被俗称为“人造太阳”。
中国于2003年加入ITER计划。位于安徽合肥的中科院等离子体所是这个国际科技合作计划的国内主要承担单位，其研究建设的EAST装置稳定放电能力为创记录的1000秒，超过世界上所有正在建设的同类装置。
EAST大科学工程总经理万元熙教授说，与ITER相比，EAST在规模上小很多，但两者都是全超导非圆截面托卡马克，即两者的等离子体位形及主要的工程技术基础是相似的，而EAST至少比ITER早投入实验运行10至15年。因此，无论从人才培养和奠定工程技术及物理基础的角度上说，EAST都将为ITER计划做出重要的、实质性的贡献，并进而为人类开发和最终使用核聚变能做出重要贡献。
不过，万元熙研究员说，虽然“人造太阳”的奇观在实验室中初现，但离真正的商业运行还有相当长的距离，它所发出的电能在短时间内还不可能进入人们的家中。但他预测，根据目前世界各国的研究状况，这一梦想最快有可能在30－50年后实现。
万元熙说，未来的稳态运行的热核聚堆用于商业运行后，所产生的能量够人类用数亿年乃至数十亿年。从长远来看，核能将是继石油、煤和天然气之后的主要能源，人类将从“石油文明”走向“核能文明”。
＇编辑本段＇原理
简单的回答：根据爱因斯坦质能方程E=mc2。
原子核发生聚变时，有一部分质量转化为能量释放出来。
只要微量的质量就可以转化成很大的能量。
两个轻的原子核相碰，可以形成一个原子核并释放出能量，这就是聚变反应，在这种反应中所释放的能量称聚变能。聚变能是核能利用的又一重要途径。
最重要的聚变反应有：
式中D是氘核（重氢）、T是氚核（超重氢）。以上两组反应总的效果是：
即每“烧’掉6个氘核共放出43．24MeV能量，相当于每个核子平均放出3．6MeV。它比N＋裂变反应中每个核子平均放出200／236＝0．85MeV高4倍。因此聚变能是比裂变能更为巨大的一种核能。
核聚变能利用的燃料是氘（D）和氚。氘在海水中大量存在。海水中大约每600个氢原子中就有一个氘原子，海水中氘的总量约40万亿吨。每升海水中所含的氘完全聚变所释放的聚变能相当于300升汽油燃料的能量。按目前世界消耗的能量计算，海水中氘的聚变能可用几百亿年。氚可以由锂制造。锂主要有锂－6和锂－7两种同位素。锂－6吸收一个热中子后，可以变成氚并放出能量。锂－7要吸收快中子才能变成氚。地球上锂的储量虽比氘少得多，也有两千多亿吨。用它来制造氚，足够用到人类使用氘、氘聚变的年代。因此，核聚变能是一种取之不尽用之不竭的新能源。
在可以预见的地球上人类生存的时间内，水的氘，足以满足人类未来几十亿年对能源的需要。从这个意义上说，地球上的聚变燃料，对于满足未来的需要说来，是无限丰富的，聚变能源的开发，将“一劳永逸”地解决人类的能源需要。六十多年来科学家们不懈的努力，已在这方面为人类展现出美好的前景。
典型的聚变反应是
411H—→42He＋20－1e＋2。67×107eV
21H＋21H—→32He＋10n＋3。2×106eV
21H＋21H—→31H＋11H＋4×106eV
31H＋21H—→42He＋10n＋1。76×107eV
后三个反应的净反应是
521H—→42He＋32He＋11H＋210n＋2。48×107eV
即每5个21H聚变后放出2。48×107eV能量。
氘是相当丰富的氢同位素，在海洋中每6500个氢原子就有1个氘原子，这意味着海洋是极大量氘的潜在来源。仅在1L海水中就有1。03×1022个氘原子，就是说每1Km3海水中氘原子所具有的潜在能量相当于燃烧13600亿桶原油的能量，这个数字约为地球上蕴藏的石油总储量。
要使原子核之间发生聚变，必须使它们接近到飞米级。要达到这个距离，就要使核具有很大的动能，以克服电荷间极大的斥力。要使核具有足够的动能，必须把它们加热到很高的温度（几百万摄氏度以上）。因此，核聚变反应又叫热核反应。原子弹爆炸产生的高温可引起热核反应，氢弹就是这样爆炸的。
受控核聚变是等离子态的原子核在高温下有控制地发生大量原子核聚变的反应，同时释放出能量。氘是最重要的聚变燃料，海洋是氘的潜在来源，一旦能实现以氘为基本燃料的受控核聚变，人们就几乎拥有了取之不尽、用之不竭的能源。氢弹爆炸释放出来的大量聚变能、原子弹爆炸释放出来的大量裂变能，都是不可控制的。在第一颗原子弹爆炸后仅十多年，人们就找到控制裂变反应的办法，并建成了裂变电站。原以为氢弹炸爆后能建成聚变电站，但并不如此简单，即使在地球条件下能发生的聚变反应：
31H＋21H—→42He＋10n＋1。76×107eV
也只能在极高的温度（＞5000℃）和足够大的碰撞几率条件下，才能大量发生。因此实际可作为能源使用的受控热核聚变反应，必须在产生并加热等离子体到亿万摄氏度高温的同时，还要有效约束这一高温等离子体。这就是近几十年内研究的难题和期望攻克的目标。中国的中科院物理所、中科院等离子物理所、西南物理研究院在实验工程和理论研究各方面都做了许多的工作，也取得了许多重要的进展。
正文 核裂变（资料可跳过）
更新时间：2009…9…18 16：03：37 本章字数：2703
核裂变（Nuclearfission）又称核分裂，是一个原子核分裂成几个原子核的变化。是指由重的原子，主要是指铀或钚，分裂成较轻的原子的一种核反应形式。
只有一些质量非常大的原子核像铀（yóu）、钍（tǔ）等才能发生核裂变。这些原子的原子核在吸收一个中子以后会分裂成两个或更多个质量较小的原子核，同时放出二个到三个中子和很大的能量，又能使别的原子核接着发生核裂变……，使过程持续进行下去，这种过程称作链式反应。原子核在发生核裂变时，释放出巨大的能量称为原子核能，俗称原子能。1千克铀－235的全部核的裂变将产生20；000兆瓦小时的能量（足以让20兆瓦的发电站运转1；000小时），与燃烧300万吨煤释放的能量一样多。另见裂变和聚变。
核裂变是在1938年发现的，由于当时第二次世界大战的需要，核裂变被首先用于制造威力巨大的原子武器——原子弹。原子弹的巨大威力就是来自核裂变产生的巨大能量。目前，人们除了将核裂变用于制造原子弹外，更努力研究利用核裂变产生的巨大能量为人类造福，让核裂变始终在人们的控制下进行，核电站就是这样的装置。
裂变释放能量是因为原子核中质量－能量的储存方式以铁及相关元素（见核合成）的核的形态最为有效。从最重的元素一直到铁，能量储存效率基本上是连续变化的，所以，重核能够分裂为较轻核（到铁为止）的任何过程在能量关系上都是有利的。如果较重元素的核能够分裂并形成较轻的核，就会有能量释放出来。然而，很多这类重元素的核一旦在恒星内部形成，即使在形成时要求输入能量（取自超新星爆发），它们却是很稳定的。不稳定的重核，比如铀－235的核，可以自发裂变。快速运动的中子撞击不稳定核时，也能触发裂变。由于裂变本身释放分裂的核内中子，所以如果将足够数量的放射性物质（如铀－235）堆在一起，那么一个核的自发裂变将触发近旁两个或更多核的裂变，其中每一个至少又触发另外两个核的裂变，依此类推而发生所谓的链式反应。这就是称之为原子弹（实际上是核弹）和用于发电的核反应堆（通过受控的缓慢方式）的能量释放过程。对于核弹，链式反应是失控的爆炸，因为每个核的裂变引起另外好几个核的裂变。对于核反应堆，反应进行的速率用插入铀（或其他放射性物质）堆的可吸收部分中子的物质来控制，使得平均起来每个核的裂变正好引发另外一个核的裂变。
核裂变所释放的高能量中子移动速度极高（快中子），因此必须通过减速，以增加其撞击原子的机会，同时引发更多核裂变。一般商用核反应堆多使用慢化剂将高能量中子速度减慢，变成低能量的中子（热中子）。商营核反应堆普遍采用普通水、石墨和较昂贵的重水作为慢化剂。
核裂变是一个原子核分裂成几个原子核的变化。只有一些质量非常大的原子核像铀、钍等才能发生核裂变。这些原子的原子核在吸收一个中子以后会分裂成两个或更多个质量较小的原子核，同时放出二个到三个中子和很大的能量，又能使别的原子核接着发生核裂变……，使过程持续进行下去，这种过程称作链式反应。原子核在发生核裂变时，释放出巨大的能量称为原子核能，俗称原子能。1克铀235完全发生核裂变后放出的能量相当于燃烧2。5吨煤所产生的能量。比原子弹威力更大的核武器是氢弹，就是利用核聚变来发挥作用的。核聚变的过程与核裂变相反，是几个原子核聚合成一个原子核的过程。只有较轻的原子核才能发生核聚变，比如氢的同位素氘、氚等。核聚变也会放出巨大的能量，而且比核裂变放出的能量更大。太阳内部连续进行着氢聚变成氦过程，它的光和热就是由核聚变产生的。
核裂变是怎样发现的？
莉泽·迈特纳（LiseMeitner）和奥多·哈恩（OttoHahn）同为德国柏林威廉皇帝研究所（KaiserWilhelmInstitute）的研究员。作为放射性元素研究的一部分，迈特纳和哈恩曾经奋斗多年创造比铀重的原子（超铀原子）。用游离质子轰击铀原子，一些质子会撞击到铀原子核，并粘在上面，从而产生比铀重的元素。这一点看起来显而易见，却一直没能成功。
他们用其他重金属测试了自己的方法，每次的反应都不出所料，一切都按莉泽的物理方程式所描述的发生了。可是一到铀，这种人们所知的最重的元素，就行不通了。整个20世纪30年代，没人能解释为什么用铀做的实验总是失败。
从物理学上讲，比铀重的原子不可能存在是没有道理的。但是，100多次的试验，没有一次成功。显然，实验过程中发生了他们没有意识到的事情。他们需要新的实验来说明游离的质子轰击铀原子核时究竟发生了什么。
最后，奥多想到了一个办法：用非放射性的钡作标记，不断地探测和测量放射性的镭的存在。如果铀衰变为镭，钡就会探测到。
他们先进行前期实验。确定在铀存在地条件下钡对放射性镭地反应。还重新测量了镭地确切衰变速度和衰变模式。这花了他们三个月地时间。
没等他们进行实质性地实验。莉泽就不得不逃往瑞典。躲避上台地希特勒纳粹党。奥多只得独自进行他们地伟大地实验。
哈恩完成实验两周后。莉泽就收到了一份长长地报告。其中记述了他实验地失败。哈恩用集束粒子流轰击铀。却连镭也没得到。只探测到了更多地钡——钡远远多出了实验开始时地量。他感到迷惑不解。请求莉泽帮他解释这究竟是怎么回事。
一周后。莉泽穿着雪鞋在初冬地雪地里散步。这是一个画面从她心中一闪而过：原子将自身撕裂开来。�
