核聚變燃料 氘(Deuterium)

2021-07-02 14:58:15 字數 1233 閱讀 4504

在自然界中,太陽中心是核聚變的自然場所,太陽中心的溫度為

1500

萬度,密度每立方厘公尺

162克,是水的

160倍。在地球上,人類很難建造這樣的物理環境,實現核聚變。

氫元素是宇宙中物理結構最簡單的原子,由乙個質子和乙個電子組成。把氫原子置於能夠發生核聚變的環境中,使其原子核發生聚變(融合,

fusion

),最終聚變為惰性氣體氦元素(

helium

),其原子核有

2個質子、

2個中子,外圍有

2個電子,其化學性質最不活潑,是清潔能源的理想排放物。

表面上看起來,用氫元素作核聚變的「燃料」是最容易辦到的事情,實則不然。實現核聚變的關鍵因素是高溫與極高的物質密度。只有在高溫與高密的環境下,原子核才有可能」無限地「接近,發生核聚變現象,使其不是小概率事件。在地球上,高密環境從何而來?必須另外想辦法。

1931

年,美國科學家哈羅德

·克萊頓·尤里

(harold clayton urey

,1893-1981)

發現氫的同位素氘元素(

deuterium

,符號為

d,也叫「重氫」)。氘元素在地球上的豐度不低(

0.015%

),自然存在,沒有放射性,是無毒無味的透明氣體。氘是氫的一種同位素(

isotope

),只是在其原子核中比氫原子核多了乙個中子。也就是說,氘的原子核有乙個質子和乙個中子,拿來製作核聚變的理想燃料,聚合一次即可「一步到位」,變為惰性元素氦。

氘的發現意義重大,為此,尤里榮獲

1934

年度諾貝爾化學獎。一氧化二氘(

d2o)就是所謂的「重水」,是常規核電站的必備原材料,用於降低釋放中子的速度,控制核反應堆的合理執行。

實際上,核**氫彈就是激發核裂變,人為製造高溫高壓小環境,促使區域性性的氘(

d)核聚變的瞬間爆發,釋放出大量的放射能,殺傷力很大。實際上,氫彈應該叫「氘彈「(注:漢字「氘」的發音是」

dao」

,源自英文「

deuterium」

)。說明:核聚變過程中,總有質子需要蛻變成為中子的「子過程」,在其中必定釋放出乙個「正電子」(具有很小的「非零質量」)。正電子與負電子相遇發生「質量湮滅」現象,變成光子(質量為零)。用夸克(

quark

)理論,很易理解。可以說,在宇宙中,一切物質都是由夸克組成的。一切都是夸克。

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