核聚变核裂变(核聚变与核裂变有什么本质上的区
核裂变和核聚变都属于核反应,相较于原子程度的化学反应,核反应是原子内部的变化,关于核反应中核裂变和核聚变这两种方式的区别主要有以下几点
1、反应过程与机制不同
核裂变是一个较重原子的原子核分裂为两个或更多较轻原子核的过程,在分裂过程中会释放出两到三个自由中子以及巨大的能量。一些较重的元素在没有外来中子的影响下也可以自动进行核裂变,它属于放射性衰变。人工进行的核裂变一般都是有中子源参与的链式反应,比如核电厂反应堆中用热中子轰击铀-235原子,铀-235会转变成其他子放出2到4个中子,释放出的中子会继续轰击其他的铀-235,形成链式反应,反应前后会发生质量亏损,这部分质量会以能量的形式释放出来,通过质能方程E=MC²可以计算出这部分能量的多少。
核聚变是指小质量原子在一定条件下,发生原子核融合生成较重的原子,并释放大量能量的过程。太阳的能量产生原理就是核聚变过程。在实验室中,氢的同位素氘与氚可以在高温与高压下发生原子核融合,形成氦4并释放出中子和大量能量,同样,这部分能量也是来自于质量亏损。
2、反应元素有差异
理论上除氢元素之外的所有元素都可以发生核裂变,一般原子质量越大的元素越容易实现核裂变,核电站中常用的易裂变核素主要有钍232、铀233、 铀235、铀238、钚239、钚240等。
对于核聚变来说,理论上所有的元素都可以进行核聚变反应,目前聚变反应堆中的核燃料基本上都是氢的同位素。随着元素原子量增加,其聚变条件也会越来越苛刻,人类通过核聚变是用来获取能量,而大质量元素的聚变反应吸收的能量比释放的能量还要多。
3、实现条件有难易差别
相较于核聚变来说,核裂变的实现较为容易,甚至在自然状态下一些元素会自发的进行核裂变,通过核裂变反应堆,科学家可以实现可控核裂变,如果核反应堆中的链式反应不可控的话那它就相当于原子弹了,只要提供合适的中子源,可以被核燃料吸收,易裂变元素很容易实现裂变反应。所以对于核裂变来说,刹车比启动更重要,核裂变常用的“刹车”工具有石墨、重水等,它们的作用主要是吸收中子,控制链式反应速率。
要实现核聚变反应,需要的条件就很极端了,大家都知道核武器中,氢弹的威力要比原子弹大,而且在爆炸机制上,氢弹是需要原子弹来引爆的。在太阳的内部核聚变无时无刻不在进行,由于自身重力的作用,太阳内部有巨大的压力和上千万摄氏度的高温来为核聚变提供条件,在地球上,现有材料是无法提供这个高的压力的,压力不够温度来凑,所以在实验室中进行的核聚变点火温度,一般会达到上亿摄氏度,科学家通常会用采用磁场来约束这种极高温度的等离子体。
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