太陽發光是因為核融合。在其核心,氫原子核結合形成氦原子核,釋放出巨大的能量。核融合是將較輕的原子核合併成較重原子核的過程。它之所以會釋放能量,是因為生成物的總質量小於原始原子核的質量。根據質能方程式 E=mc²,缺失的質量轉化為能量。核融合為恆星提供能量,並產生構成行星和生命的元素。它是地球上絕大多數能量的最終來源,從太陽光到化石燃料,沒有例外。
在地球上實現聚變非常困難。它需要數百萬攝氏度的高溫和巨大的壓力才能克服原子核之間的電斥力。在恆星內部,引力提供了所需的壓力。在地球上,研究人員使用磁性約束或慣性約束。磁約束利用強大的磁場將等離子體束縛在託卡馬克裝置中。慣性約束則利用雷射壓縮微小的燃料丸。最終目標是實現點火,即聚變反應產生的能量大於其消耗的能量。 2022年,美國國家點火裝置首次實現了點火。聚變不會產生長壽命放射性廢棄物和溫室氣體。它是清潔能源的聖杯,但距離商業化應用仍需數十年。
融合事實
- 定義. 合併輕核。
- Fuel. 氫同位素,氘和氚。
- 要求。 極端溫度和壓力。
- 能量. E = mc²,質量轉換為能量。
- Applications. 恆星,實驗反應器。
核融合與核分裂並不相同。聚變是將較輕的原子核結合在一起,而裂變則是將較重的原子核分裂開來。
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