核聚变和氢弹

由 2 个或多个轻原子核聚合成一个较重的原子核的过程叫核聚变，这时

也将释放很大的能量。例如2个氘核（ ²H）在高温下可聚合生成1个氦核

（⁴ He）：

①

² H + ² H→ ⁴He

1 1 2

每克氘聚变时所释放的能量为 5.8×108kJ，大于每克 U－235 裂变时所释放的能量（8.2×107KJ）。从能源的角度考虑，核聚变有几个方面比核裂变优越：其一，聚变产物是稳定的氦核，没有放射性污染产生，没有难于处理的废料；其二，聚变原料氘的资源比较丰富，在海水中氘和氢之比为 1.5

×10-4∶1，地球上海水总量约为 1018 吨，其中蕴藏着大量的氘，提炼氘比提炼铀容易得多。遗憾的是这个聚变反应需要非常高的温度，以克服两个带正电的氘核之间的巨大排斥力（从理论计算，要克服这种库仑斥力需要 109 ℃ 的高温）。氢弹的制造原理，就是利用一个小的原子弹作为引爆装置，产生瞬间高温引发上述聚变反应发生强烈爆炸。氢元素的几种同位素之间能发生多种聚变反应，这种变化过程存在于宇宙之间，太阳辐射出来的巨大能量就来源于这类核聚变。但我们目前尚没有办法在地球上利用这类核聚变发电， 怎样能取得这样高的温度？用什么材料制造反应器？怎样控制聚变过程等各种问题尚无答案。核科学家并未放弃核聚变的研究，另外一个反应温度低些

① 冯百川.核电发展与化学.大学化学，1988（3）：

的聚变反应已引起人们的关注，它以氘和锂（Li）为原料，在特定的强磁场中，可以发生下列聚变：

² H + ⁶ Li→2⁴ He

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此外等离子体①可控热核反应，激光技术引发核聚变等方面的研究都有一定成果。至于是否能利用核聚变的能量发电，目前还处于实验室的初探阶段。

从能源发展的角度看，核电将逐渐成为电力工业的一个重要支柱。此外， 核技术在工业、农业、医疗、环境等领域也有广泛的应用。中国核工业总公

司已开发生产了1500多种民用产品。例如¹³¹I，¹²⁵I， ³¹P，⁶⁰Co等

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核素在许多医院被用作诊断和治疗的有效手段。现已建立了 200 多种核医学

诊断方法，有 20 多种医疗用品进行辐照消毒。被称为无刀手术的“伽马刀” 就是将γ射线聚焦于癌变部位，γ辐射能抑止恶性细胞的生长；在农业方面近年来应用辐照技术，为几十种农作物培育了 400 多个优良品种；在工业方面如金属探伤、综合找矿、化工冶金等领域也都采用核

技术而取得很好的经济效益；在地质学考古学方面，¹⁴C核素是判断岩石

或出土文物年龄的探针。总之，核能和核技术已进入社会经济生活中。

① 核素氘也叫重氢，它由 1 个质子和 1 个中子组成原子核，而氢核只 氘的同位素。