有种观点认为,太阳是一颗巨大的氢弹,内部同时进行着核裂变和核聚变反应你认为呢?核裂变原理是什
发布时间: 2023-07-18

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有种观点认为,太阳是一颗巨大的氢弹,内部同时进行着核裂变和核聚变反应你认为呢

这个观点其实只对了一小半,错了一大半。

首先,如果太阳是一颗巨大氢弹,那一下子就炸完了,你见过什么炸弹要炸100亿年的?假冒伪劣的吧?

不过太阳的内核燃烧的原理和氢弹是一样的,叫做核聚变。只不过氢弹是不可控的核聚变,但是太阳那个叫做可控核聚变。从不可控到可控差别可大了去了。人类50多年前就造出氢弹了,可是可控核聚变现在还没谱。那太阳是如何实现可控核聚变的呢?其实靠的是引力和向外的压力。

因为太阳自身的质量超级大,引力就会很大,就会向内压缩,内部的温度就会很高,直到达到点燃核聚变为止,核聚变产生的爆炸力会有向外的压力,这时候就会和引力达到动态平衡。如果向外压力大一点,中心的温度就会低,核聚变就不那么剧烈,那向外的压力机会减小,引力占主导,向内压缩,温度又上来,核聚变得猛烈一些,就使得向外压力变大。循环往复,导致太阳不会一下子像氢弹一样爆掉。

至于核裂变,这还真没有。

核裂变原理是什么

了解点皮毛,重原子核分裂成较轻的原子核,叫做核裂变。发生核裂变时会释放出巨大的能量,与核聚变释放出的能量都被称为核能,也叫原子能。

要理解核裂变,就要知道链式反应。人们为了有效利用核裂变的核能,用中子轰击铀的原子核,当一个中子轰击一个铀核时,引起铀核分裂并释放出大量能量的同时,会释放出两到三个中子,这些中子如果继续轰击其他铀核是其裂变,就可使反应持续不断的进行下去,这种反应就叫链式反应。为加深对链式反应的理解,我们可以借助火柴来形象的说明这种现象。见下图,将火柴头朝外插在竖直的泡沫塑料板上,每一根火柴上部靠近插入两根火柴,以此类推。当点燃最下面一根火柴时,就会依次引燃上面的火柴。

如果链式反应不受控制,瞬间就可完成,就是核爆炸,应用就是原子弹。

如果对链式反应进行认为的干预,使之能缓慢的释放能量,就是核反应堆。核反应堆是核电站、核动力航空母舰和核潜艇的动力设备。

核裂变的基本反应原理是什么

磁场里高速流动的物质转化为金属态氢离子,金属态氢离子的“磁力矩”相互切割聚合形成新元素的同时释放电磁波——能量(爆炸)。

裂变不会产生电磁波,裂变是为聚变提供金属态氢离子。

熱核反应质量守恒,物质不会转化成能量;链式反应是冲击波层流里高速流动的物质转化的金属态氢离子聚合的新元素反复裂解为金属态氢离子产生了连续的爆炸。

核聚变和核裂变听起来是两个完全相反的过程,为什么都会释放能量

核反应能量释放的原理在于这个公式:E=MC^2,E是能量,M是质量,C是一个常数,代表真空中的光速。这个公式表明了能量可以由质量转换得到,如何去转换呢?将这个公式稍微改变一下,变成△E=△MC^2,△符号表示差量,通过这样变化我们可以看出,质量的差量可以转化成能量并释放出来。

现在明白了吧,能量的释放主要在于质量的亏损,核聚变和核裂变之所以都能释放能量,其原理在于这两个反应的反应前后质量不对等,少的那部分质量转换成了能量。

拿两个实际的例子给你说明一下:

核裂变——原子弹

原子弹通过核裂变释放能量,利用铀元素的同位素铀235做核裂变反应,这个反应的过程是一个铀原子吸收一个中子,裂变成一个钡原子核一个氪原子,并释放三个中子。反应方程式是这样的:U235+1n→Ba142+Kr91+3n。

我们计算一下反应前后的质量:左边铀原子的质量加上一个中子的质量为236.0526u,右边钡加氪加上三个中子的质量为235.8373u,比左边少0.2153u,这就说明发生了质量亏损,这损失的质量就转换成了能量。这就是核裂变能产生能量的原因。

核聚变——氢弹

氢弹的主要原理是核聚变,利用氢元素的同位素氘、氚,通过聚合反应将氢变成氦。这个反应过程大致是这样的:首先外加能量使氘和氚聚合在一起,质子相加形成两个质子的原子核——氦,同时释放出一个中子。

反应方程式如下:2H+3H→He+1n,通过计算左右两边的质量,右边的质量大约比左边的质量少了0.0189u,这说明核聚变也发生了质量亏损,这损失的质量同样转化成了能量,所以核聚变也能产生能量。

By the way:太阳能够源源不断地发光放热也是因为太阳上一直在发生了强烈的核聚变,并且截至目前,太阳已经核聚变了40多亿年,估计还能反应50多亿年。

回到你的问题:一堆原子先聚变再裂变就会一直释放巨大的能量,是吗?

是的!事实上我们利用的核裂变的能量就是通过核聚变产生的重元素再裂变出来的,但聚变需要能量,人工合成铀元素所需要的聚变能量远远大于铀元素核裂变所释放的能量,这明显是笔亏本买卖。那这些元素是哪来的呢?答案是大自然。

铀元素的形成来自于超大质量恒星,超大质量恒星在氢核聚变反应结束之后,恒星在自身强大的万有引力的作用下向内坍塌,压缩,造成超高温、高压的环境,这样极端的环境促使了更重的元素的聚变形成,比如金、铂、铀、钚等元素,,,接着再通过宇宙中的一些高能反应比如超星星爆炸,将这些元素散播到宇宙空间中,其中一些则来到的地球。

这个过程将势能、热能等复杂的能量通过核聚变转换成了核能并储存在元素中,我们再通过核裂变将其释放出来,大致就是这么个过程。

图片来源:网络

人类已经可控核裂变了,为什么还要研究核聚变,是还不够用吗

谢邀,当然是核裂变材料不够用的了。

核裂变并不是一个取之不竭的能量来源方式,其实全世界一共探明有可开采价值的铀矿总储量只有459万吨。这些铀矿如果全部开采出来仅仅够我们现有规模的核电站再使用70-80年的时间。

也就是说,到7、80年后我们不仅仅是没有石油了,而且我们连铀矿也基本上耗光了。

而且这件事对我们还是相当重要的,中国本身已经探明的具备开采价值的铀矿储量仅仅有10万吨。在这个问题上咱们还是相当贫铀的。

所以我们现在就有大量的铀矿进口业务在做,以补充我们的产量不足。

而核聚变反应则不同,主要是用氘氚氦作为燃料。这些物质的储量可以说是一个天文数字,以氘为例子,经过计算光海水中的氘储量就达到了70多亿吨。

这才是一个在很大的时间跨度范畴内可以认为是取之不竭的能源来源。

不过先别高兴,核聚变并不是一件容易搞的事情。之前和大家说过,咱们的核聚变装置中虽然实现了5000万度的高温持续运行1000秒的记录,但是核聚变装置中近似于真空环境。

这看似很高的温度和时间其实释放出的能量仅仅相当于燃烧几十克的汽油。

这个路还得慢慢的走,也只能寄希望于在真正的能源危机之前核聚变反应堆能够搞出来。

不过——这东西真心的难搞,7、80年内如果能出成绩是一个很困难的事情。

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