學過初中化學的朋友一定都知道，原子由

原子核

以及環繞在周圍的

電子

所組成。而原子核內部，又包含了

質子

和

中子

。

其中，電子是帶有負電荷的粒子，質子帶正電，中子不帶電。

一般情況下，元素週期表中越往後的元素，質子數和中子數越多，原子核的相對質量也越大。

而所謂核裂變，是指一個質量較大的原子核在吸收一個新的中子之後，分裂成兩個或多個質量較小的原子核，同時釋放出兩到三個中子的過程。

經過這樣的分裂之後，所有輕原子核再加上釋放中子的總質量，會比原先的重原子核質量稍微小一些。

E=mc²

方程當中的c代表光速，這是一個非常大的數字，而光速的平方更是大得不得了。因此，損失的一丁點質量，就可以換來無比巨大的能量！

不過，原子核很小很小，一個原子核的裂變所釋放的能量終究是有限的。但如果許許多多重原子核排列在一起，會發生什麼呢？

如上圖所示，第一個重原子核裂變所釋放的兩個中子，會被周圍的兩個重原子核吸收，並釋放4箇中子，4箇中子又被周圍的4個重原子核吸收，並釋放出8箇中子……如此迴圈往復，裂變的重原子核越來越多，釋放的能量也越來越大。這個過程被稱為

鏈式反應

。

適合於核裂變的重原子，包括

鈾、鈽、釷

，其中被使用最多的，是鈾的同位素

鈾235

。

作為殺傷力巨大的武器，原子彈造成的是

不可控核裂變

，其釋放的能量除了破壞，無法被人們正面利用。

後來，人們發明了核反應堆，減緩了核裂變鏈式反應的過程，使得核裂變的能量可以被人們安全利用。這就是

可控核裂變

。

當今世界上的核電站、核潛艇、核動力航母，都是對可控核裂變的有效利用。

所謂核聚變，是指兩個質量較小的原子核，在極高的溫度和壓力之下碰撞在一起，聚合成一個質量較大的新原子核。

最常見的核聚變，發生在氫原子的同位素上面。讓我們先來介紹一下氫原子的兩位兄弟：

氘

和

氚

。

大家在初中化學都學過，氫原子的原子核有一個質子，沒有中子。而它的同位素氘的原子核，包含一個質子和一箇中子；另一個同位素氚的原子核，包含一個質子和兩個中子。

氘和氚，兩者在一定條件下（高溫和高壓），能夠聚合成一個氦原子核，並釋放出一箇中子。

核聚變發生之後，同樣會損失一定的總質量，並釋放巨大的能量。但不同的是，核聚變所釋放的能量是核裂變釋放能力的四倍！

氫彈和原子彈相比，威力的差距有多大呢？我們可以看看下面這張圖。

在圖中，左側兩朵紅色的小蘑菇雲，是1945年美軍投放在日本的兩顆原子彈（廣島的“小男孩”，長崎的“胖子”）所產生的效果。

而右側三朵藍色的巨大蘑菇雲，是氫彈實驗的結果。有史以來，人類試驗過的最大的氫彈，是5000萬噸的“沙皇”，單是從蘑菇雲的大小來看，也足以想象出這個武器的可怕威力！

和原子彈類似，氫彈的爆炸也是一瞬間的，這種巨大的能量無法被人們自由利用，屬於

不可控核聚變

。

那麼，核聚變能不能像核裂變那樣，成為一種可以安全控制的能源技術呢？

為了實現這一點，全世界有許多聰明的科學家都在努力探索，人們把這項前途無量的技術稱為

可控核聚變

。

到目前為止，可控核聚變的研究有了長足的進展，但是距離真正意義上的應用，還有很長的路要走。

喜歡本文的朋友，歡迎關注公眾號

程式設計師小灰

，收看更多精彩內容