核裂变和核聚变的区别(哪些是聚变哪些是裂变)

  如果我们观察一个原子,会发现它有三种元素:电子、质子和中子(好吧,氢没有中子)。

  原子核中的质子数告诉我们原子是什么元素(氮有7个质子,银有47个质子)。然后是原子序数和原子质量数告诉我们原子有多少质子加上中子。比如,铀235有92个质子(因而它是铀)和143个中子(因为235-92=143)。而如果两个原子有相同数量的质子,但不同数量的中子——那么这些是同位素,像是氢有三种同位素,H氕、D氘和T氚。

  如果分裂铀235,我们会得到氪-92,钡-141和两个额外的中子。不过,我们测量原始铀的质量和之后所有碎片的质量,会发现我们丢失了一些质量。之前的物质质量比之后的大。这些能量并不是真正的损失——它只是被转换成其他形式的能量。是的,我们可以认为质量是一种能量。这就是那个著名的方程发挥作用的地方。

  在这个表达式中,E是等效能量,m是粒子的质量,c是光速。少量的质量可以给我们提供大量的能量。我们能用从质量变化中得到的能量做什么?很明显,我们可以用就这些能量加热水并产生蒸汽。是的,这通常就是这些反应堆所做的——它们产生蒸汽来带动涡轮机发电。

  上面的例子研究了当我们把东西拆开时质量的变化。当我们把氢和氘(就是氢加上一个额外的中子)结合在一起时,也会发生这种情况。当结合低质量的元素时,产物的质量比初始物质的质量小,这个过程里,我们也得到了能量。太阳发出的就是是典型的聚变能量,它不断地将氢的同位素转化为氦,发射光和热的光谱。

  所以,分裂大原子会产生能量(核裂变),结合小原子也会产生能量(核聚变)。聚变反应释放的能量是裂变反应的3-4倍。

  有许多核裂变反应堆实际上提供了有用的能量。但到目前为止,还没有一个有用的聚变反应堆。

  事实证明,核裂变其实并不太难。如果向铀235发射一个中子,铀会吸收中子,变成铀236。然而,这种铀-236是不稳定的,会分裂成碎片,给我们核裂变。更妙的是,它还能产生额外的中子来分解更多的铀。当然,我们也可以用钚和钍来做。

  但核聚变是非常困难的。我们必须让两个带正电的原子核足够靠近来让它们融合。而带正电的原子相互排斥。这意味着我们必须有超高的原子能才能使这些东西发生核聚变。高能粒子就是问题所在。这就是为什么核聚变是还是困难的,而裂变相对简单。

  好了,我们总结一下,裂变和聚变都是核反应。裂变是把一个重的、不稳定的原子核分裂成两个轻的原子核,而聚变是两个轻的原子核结合成有着更大质量的原子核,在这两个过程里,都释放了大量能量,而且后者比前者释放的能量更多。
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