太阳发光是因为核聚变。在其核心,氢原子核结合形成氦原子核,释放出巨大的能量。核聚变是将较轻的原子核合并成较重原子核的过程。它之所以会释放能量,是因为生成物的总质量小于原始原子核的质量。根据质能方程 E=mc²,缺失的质量转化为能量。核聚变为恒星提供能量,并产生构成行星和生命的元素。它是地球上绝大多数能量的最终来源,从太阳光到化石燃料,无一例外。
在地球上实现聚变非常困难。它需要数百万摄氏度的高温和巨大的压力才能克服原子核之间的电斥力。在恒星内部,引力提供了所需的压力。在地球上,研究人员使用磁约束或惯性约束。磁约束利用强大的磁场将等离子体束缚在托卡马克装置中。惯性约束则利用激光压缩微小的燃料丸。最终目标是实现点火,即聚变反应产生的能量大于其消耗的能量。2022年,美国国家点火装置首次实现了点火。聚变不会产生长寿命放射性废物和温室气体。它是清洁能源的圣杯,但距离商业化应用仍需数十年时间。
融合事实
- 定义. 合并轻核。
- Fuel. 氢同位素,氘和氚。
- 要求。 极端温度和压力。
- 能量. E = mc²,质量转化为能量。
- Applications. 恒星,实验反应堆。
核聚变与核裂变并不相同。聚变是将较轻的原子核结合在一起,而裂变则是将较重的原子核分裂开来。
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