三、核能

物理学家发现原子核是可以改变的，而且在有些改变过程中还会释放出巨大的能量——核能，核能过去常叫原子能．获得核能有两种途径，一种是原子核的裂变，另一种是原子核的聚变．

裂变 科学家发现用中子轰击铀 235（质量数为 235 的铀），铀核会分裂成大小相差不很大的两部分，这种现象叫做裂变（图 14—6）．发生裂变时有核能释放出来，这时裂变后的产物以很大速度向相反方向飞开， 与周围的物体分子碰撞，使分子动能增加，转化为周围物体的内能．裂变释放的核能十分巨大，1 千克铀 235 中的铀核如果全部发生裂变，释放出的能量相当于 2500 吨标准煤完全燃烧放出的能量．

■图 14—6 铀核的裂变

用中子轰击铀核，铀核才能发生裂变，放出能量．这好比用火柴点燃木材，木材才能燃烧，放出能量一样．假如外界的中子停止轰击，裂变也就停止．然而实验表明，铀核裂变时，还同时放出 2～3 个中子，放出的中子又可以轰击其他铀核，使它们也发生裂变．这样，裂变将不断地自行继续下去（图 14—7）．这种现象叫做链式反应．

■图 14—7 链式反应

如果对裂变的链式反应不加控制，在极短的时间内就会释放出巨大的核能，发生猛烈爆炸，原子弹就是根据这个原理制成的（图 14—8）．如果控制链式反应的速度，使核能缓慢地平稳地释放出来，就便于和平利用了．

能够缓慢、平稳地释放核能的装置，叫做核反应堆（参见彩图 12）．

■图 14—8 我国第一颗原子弹爆炸后升起的蘑菇状烟云．

聚变科学家们发现，较轻的核结合成较重的核，也能释放能量，这种现象叫做聚变．例如一个氘核（质量数为 2 的氢核）和一个氚核①（质量数为 3 的氢核）结合时，就释放出核能（图 14—9）．

氢弹就是利用轻核聚变制成的．氢弹是一种比原子弹威力更为巨大的核武器．

太阳内部进行着大规模的聚变，释放的核能以电磁波的形式从太阳辐射出来，地球上的人类每天都享用着聚变释放出的能量．

■图 14—9 聚变

人们现在还不能像裂变那样，使聚变在人工控制的条件下进行，从而和平利用聚变产生的核能，但这是一个非常吸引人的重大课题，目前世界上许多国家都在积极研究聚变的人工控制，并取得了一定的进展．我国研究可控核聚变的实验装置“中国环流器 1 号”于 1984 年顺利启动，已经取得了不少研究成果，至今仍在工作中．

① 氘：音 dāo；氚：音 chuān．