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57 核聚變和核裂變有什麽不同

核彈利用了核反應。氫彈利用的是核聚變反應,而原子彈利用的是核裂變反應。那兩者之間有什麽不同?核電站又是利用的哪種反應?

◎原子核的穩定性

原子核有原子序數小的原子核和原子序數大的原子核。圖9?9所示的是原子核的穩定性和原子序數之間的關係示意圖。和一般勢能示意圖一樣,圖上方的物質能量高但不穩定,圖下方的物質能量低但穩定。

圖9-9 結合能

從圖9?9可以看出,氫原子(原子序數為1)這種非常小的原子核和鈾原子(原子序數為92)這種比較大的原子核都是能量高但卻不穩定的。穩定的是原子序數為26左右,也就是鐵及其他。

因此把兩顆小原子核聚合在一起(核聚變反應)變成大原子的過程中會釋放多餘的能量,這種能量叫作核聚變能量。相反,把大原子核破壞掉變成小原子核(核裂變反應)的過程中也會釋放能量,這種能量叫作核裂變能量。

◎核聚變能量和核裂變能量

太陽等恒星時刻在發生著氫原子(H)聚合成氦原子(He)的核聚變反應。反應釋放出的能量(核聚變能量)是太陽的熱和光的來源。換句話說,我們能夠生存多虧了核聚變能量。

人類已經成功地人工引發了核聚變反應,用它製造了氫彈這種駭人聽聞的破壞性武器。現在各國都在致力於推進和平利用核聚變反應進行發電的核聚變發電的研究。但目前離核聚變發電的實際運用至少還需要數十年的時間。

此外,人類也已經成功地人工製造了核裂變反應。這就是投放在日本廣島和長崎的原子彈。原子彈和氫彈都屬於核彈,被稱為核武器,但兩者的原理和威力大不相同。如果說原子彈的威力相當於2萬噸的TNT炸藥的話,氫彈的威力就相當於5000萬噸,威力不可同日而語,因此氫彈的威力是人類常用的武器(手槍、機關槍、大炮、導彈等)的化學爆炸威力遠遠無法企及的程度。