「核裂变」和「核聚变」是两种截然相反的核反应形式,它们都可以释放巨大的能量,同时也都有各自的优缺点和应用场景。
在4月12日21时,我国自主建设的「人造太阳」全超导托卡马克EAST装置成功实现了403秒高功率稳态长脉冲高约束模等离子体运行。这创造了托卡马克装置稳态高约束模运行的新世界纪录。
该项目利用了「核聚变」反应,而原子弹利用的是「核裂变」反应。
核裂变、核聚变是什么意思?有何区别?各有哪些优缺点?
反应类型 | 核裂变 Nuclear fission | 核聚变 Nuclear fusion |
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定义和区别 | 重原子核(如铀、钚等)在吸收中子后,分裂为两个或多个轻原子核,并同时释放出更多的中子和能量的过程。核裂变可以发生在自然界(如放射性元素的衰变),也可以在人工条件下控制(如核反应堆或核武器)。 | 轻原子核(如氢、氦等)在极高的温度和压力下,克服电荷斥力而相互碰撞,结合成较重的原子核,并同时释放出大量的能量的过程。核聚变是太阳和恒星产生能量的主要方式(如我国的「人造太阳」)。 |
优点 | 原材料相对容易获取,技术相对成熟,已经实现了商业化的核电站。全球有54个国家拥有核电站,其中美国共有93个核反应堆,占全球总数的20%。 | 原材料非常丰富,反应放能效率极高,反应产物无污染,不具有放射性。每升海水中含有25克的氘,这些氘可以提供足够的能量来满足人类一年的能源需求。 |
缺点 | 反应放能效率较低,反应产物具有强烈放射性,需要妥善处理和存储,反应失控会引发严重安全事故。例如,1986年苏联的切尔诺贝利核电站事故,造成了大量的辐射泄漏和人员伤亡。 | 反应条件极其苛刻,技术难度极大,目前还没有实现可控的持续性聚变反应,更不用说商业化了。此外,聚变反应需要极高的温度和压力,需要消耗大量的能量,目前还没有解决这些问题。 |
应用 | 用于发电,航空航天,医学,军事(原子弹)等领域。 | 用于发电,航空航天,医学,军事(氢弹)等领域。作为能源的核聚变,因为其反应产物不具有放射性,不会产生核废料,被认为是未来最理想的清洁能源之一。 |
目前,核裂变已经广泛应用于民用和军事领域,但也面临着资源耗竭、环境污染、安全风险等问题。
而核聚变则被认为是未来最理想的清洁能源之一,但还需要克服巨大的技术障碍才能实现。
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