核裂變和核聚變的情緣(核裂變 原子)
核聚變和核裂變都是利用核子力產(chǎn)生的能量,它們有什么區(qū)別呢?
核聚變與核裂變看起來是相反的兩件事,就像有些朋友說的,一個是結(jié)婚,一個是離婚,這就是區(qū)別。
但從本質(zhì)上來講,結(jié)婚和離婚都屬于婚姻關(guān)系問題。核聚變和核裂變也一樣,本質(zhì)上都是質(zhì)能轉(zhuǎn)換的方式,都逃脫不了愛因斯坦給它們設(shè)下的質(zhì)能轉(zhuǎn)換公式這個套套。
這個偉大的公式最簡單的表述為:E=mc^2。
這個公式里的E代表能量,m代表質(zhì)量,c代表光速。
這個公式說明一切物質(zhì)都可以轉(zhuǎn)換為能量,而且一旦質(zhì)量全部轉(zhuǎn)化為能量,這個能量就異常驚人。
核聚變就是在特別的高溫高壓下,小質(zhì)量的原子核融合為一個較大質(zhì)量的原子核,所以比喻為結(jié)婚;而核裂變則是一個較大質(zhì)量的原子核,通過某種環(huán)境,比如用中子轟擊,分裂成兩個比較小的原子核,形成連鎖反應(yīng)。
現(xiàn)實中,這種結(jié)婚和離婚都會碰撞出激情火花,然后或親密或憤怒,爆發(fā)出力量。核聚變和核裂變也一樣爆發(fā)出能量。
這兩個變化都會產(chǎn)生巨大的能量,但核聚變所產(chǎn)生的能量相對比核裂變大很多,理論上要大5倍以上。
核聚變反應(yīng)時發(fā)生的質(zhì)能轉(zhuǎn)化率約0.7%,核裂變的質(zhì)能轉(zhuǎn)化率約0.135%。氫彈是核聚變的瞬間釋放,原子彈是核裂變的瞬間釋放,這個兩彈原則上都叫不可控核聚變或者核裂變。
還有一個最典型的例子是太陽核心區(qū)時時刻刻都在核聚變,靠著核聚變支撐了50億年。太陽這個核聚變每秒鐘有6億噸的氫融合為5.96億噸的氦,并釋放出400萬噸氫的能量,以電磁輻射的方式傳播到太空,我們地球可以接受到其總量的20億分之一,就相當于每秒鐘爆炸2000多顆廣島核彈,或1000萬座三峽大壩發(fā)電總和。
太陽的這種核聚變實際上是一種可控核聚變,但這種可控是自然的力量。是太陽質(zhì)量的巨大引力約束與中心核聚變的巨大擴張力,形成了平衡,使這種反應(yīng)能夠在中心持續(xù)進行著。這種反應(yīng)還可以進行50億年,一直到中心的氫燃燒殆盡,引力平衡被打破,太陽就會壽終正寢了,先變成一個紅巨星,最后收縮成一個白矮星。
現(xiàn)在人類已經(jīng)掌握了可控核裂變,并以核電的方式造福于人類。但可控核聚變還在努力的實驗開發(fā)中,雖然已經(jīng)取得了很大進展,但距離商業(yè)化運行還有一個相當長的過程。
完美的質(zhì)能轉(zhuǎn)換當然是全部質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量,理論上只有反物質(zhì)湮滅能夠做到。想一想,核聚變只是利用了質(zhì)量的0.7%,就能取得驚人的能量,反物質(zhì)質(zhì)量全部轉(zhuǎn)換成能量,這個能量有多大?
據(jù)測算,1克反物質(zhì)湮滅,可以產(chǎn)生180萬億焦耳的能量,相當于4.3萬噸黃色烈性炸藥的威力,也就是約3個廣島原子彈的能量。
人類發(fā)現(xiàn)了這個自然規(guī)律,對能量的控制和利用將不斷升級,人類的文明等級也將不斷提升。