
【化】 nuclear fusion
核聚變(Nuclear Fusion)是指兩個較輕的原子核在極高溫度和壓力下結合成一個較重的原子核,并釋放巨大能量的過程。該詞在漢英詞典中對應英文術語為"Nuclear Fusion"。以下是詳細解釋:
物理本質
氫同位素(如氘、氚)的原子核克服庫侖斥力發生碰撞,形成氦等更重的原子核,同時釋放中子與能量。其能量釋放遵循愛因斯坦質能方程:
$$ E = Delta m cdot c $$
其中 (Delta m) 為質量虧損,(c) 為光速。
與核裂變的區别
核聚變通過輕核結合釋放能量,而核裂變(Nuclear Fission)是重核分裂成輕核的過程。聚變燃料更豐富(如海水中的氘),且放射性廢物極少。
自然現象
太陽等恒星的核心通過聚變反應(質子-質子鍊、碳氮氧循環)持續産生能量,溫度達千萬攝氏度以上。
人工可控聚變
人類通過磁約束(如托卡馬克裝置)或慣性約束(激光聚變)模拟恒星環境。國際熱核聚變實驗堆(ITER)是目前規模最大的國際合作項目,旨在驗證聚變能源可行性。
1升海水中的氘聚變可釋放相當于300升汽油的能量,有望解決能源危機。
需維持上億攝氏度等離子體穩定,且能量輸出需大于輸入(Q值>1)。目前尚未實現持續淨能量增益。
核聚變基礎與ITER項目進展(國際核能權威機構)
聚變反應原理與技術路線(美國政府科研部門)
"核聚變"詞條(中國學術權威出版物)
注:鍊接有效性已核驗(截至2025年),若訪問異常建議通過機構官網檢索相關文獻。
核聚變是輕原子核結合形成較重原子核并釋放能量的核反應過程,其核心特點與科學原理可歸納如下:
核聚變指兩個輕原子核(如氫的同位素氘、氚)在極端條件下聚合生成更重的原子核(如氦),同時釋放巨大能量。該反應是太陽等恒星的能量來源,其釋放的能量遠超核裂變,例如氘氚聚變能量是等質量鈾-235裂變的4倍。
若技術突破,核聚變可提供近乎無限的清潔能源,燃料氘可從海水中提取,且無長期放射性廢物。當前研究聚焦于仿星器、托卡馬克裝置等實驗設備。
(注:核聚變與核裂變的區别在于,前者是輕核結合釋放能量,後者是重核分裂釋放能量)
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