核聚變是使很輕的原子核在異常高的溫度下合并成較重的原子核的
聚變反應(yīng)為例:
根據(jù)公式 ΔE=Δmc2
和1.00867g·mol-1,所以
Δm={(4.000150+1.00867)-(2.01355+3.01550) }g·mol-1
=-0.01888g·mol-1
ΔE=Δmc2=(-0.01888g·mol-1)×(2.9979×108m·s-1)2
=-1.697×1015g·m2·s-2mol-1
=-1.697×109kJ·mol-1
對(duì)于1.000g的核燃料來(lái)說(shuō),因H-2和H-3的摩爾質(zhì)量分別為2.014和3.016g·mol-1,所以
比1g U-235的裂變能(8×107kJ)還要大。即1g燃料核聚變所產(chǎn)生的能量約為核裂變相應(yīng)能量的4倍。
核聚變反應(yīng)也稱為熱核反應(yīng)。氫彈爆炸也是熱核反應(yīng)。不過(guò),氫彈的能量不是逐步放出來(lái)的,而是以爆炸的形式一下子放出來(lái)的。所以,利用這些能量就很不容易。如果能夠控制核聚變反應(yīng),使能量逐步釋放出來(lái)。那么,就可以利用核聚變能來(lái)發(fā)電,這就是受控核聚變反應(yīng)。
實(shí)現(xiàn)受控核聚變反應(yīng),先要將氘、氚等核燃料加熱到很高的溫度(大約要1億度以上),在這樣高的溫度下,氘、氚等氣體原子將全部發(fā)生電離,變成帶正電的離子和帶負(fù)電的自由電子,這種由離子和電子組成的氣體稱為等離子體。等離子體的溫度越高,密度越大,約束時(shí)間(維持高溫的時(shí)間)越長(zhǎng),放出的能量就越多。當(dāng)溫度達(dá)到臨界時(shí),放出的能量足以加熱下一次添加的氘氚燃料,聚變反應(yīng)就可以持續(xù)下去,這時(shí)就稱為受控核聚變的“點(diǎn)火”。