聚变和裂变的区别在于:原理不同,反应释放能量不同,对环境影响大小不同。
1、在原理上的不同:聚变是小质量的两个原子核合成一个比较大的原子核而裂变就是一个大质量的原子核分裂成两个比较小的原子核,在这个变化过程中还会释放出巨大的能量。
2、在反应释放能量上的不同:聚变释放的能量十分大。裂变释放能量巨大,而且远远大于聚变。
3、在对环境影响大小上的不同:变堆的核燃料蕴含极为有限,除了形成强悍的幅射,伤害人体,并且遗害千年的下脚料也很难处理,对环境污染很大。核聚变的幅射则少得多,核聚变的燃料可以说是取之不尽,用之不竭。
聚变:由质量小的原子,主要是指氘或氚,在一定条件下(如超高温和高压),只有在极高的湿度和压力下能够让核外电子甩掉原子核的禁锢,让两个原子核才能相互吸引而碰撞到一起,发生原子核互聚首合作用,生成新的质量更重的原子核(如氦)。
中子似乎质量比较大,而且因为中子不带电,因而也才能在这个碰撞过程中逃出原子核的禁锢而释放下来,大量电子和中子的释放所表现下来的就是巨大的能量释放。
裂变:只有一些质量特别大的原子核像铀(yóu)、钍(tǔ)和钚(bù)等能够发生核裂变。这种原子的原子核在吸收一个中子之后会分裂成两个或更多个质量较小的原子核,同时放出二个到三个中子和很大的能量,又能使别的原子核接着发生核裂变,使过程持续进行下去,这些过程也称链式反应。
原子核在发生核裂变时,释放出巨大的能量称为原子核能,也称原子能。1千克铀-238的全部核的裂变将形成20,000兆瓦小时的能量(足以让20兆瓦的发电厂运转1,000小时),与燃烧起码2000吨煤释放的能量一样多。
扩充资料:
对于核化学,本质是一样的,都是在转换的过程中损失了质量,弄成了能量。至于具体是裂变可以损失能量还是聚变可以损失能量都不一定,要看具体的核反应。
就当前的应拿来讲,常用的聚变通常是指氘和氚聚弄成氦的过程,常用的裂变有铀,钚等的裂变。
所以从控制的角度来讲,区别是,裂变容易控制和引起,只需控制中子流的密度,而聚变不容易控制,须要上亿度的低温,但聚变却是在宇宙中最常见的核反应。
参考资料:百度百科-核裂变和核聚变
主要区别在于:
1、裂变是一个原子核分裂成几个原子核的变化,核聚变是核裂变相反的核反应方式。
2、核聚变释放的能量比核裂变更大。
3、与裂变对比,聚变无高档核边角料,可不对环境构成大的污染。
聚变:由质量小的原子,主要是指氘或氚,在一定条件下(如超高温和高压),只有在极高的湿度和压力下能够让核外电子甩掉原子核的禁锢,让两个原子核才能相互吸引而碰撞到一起,发生原子核互聚首合作用,生成新的质量更重的原子核(如氦)。
中子似乎质量比较大,而且因为中子不带电,因而也才能在这个碰撞过程中逃出原子核的禁锢而释放下来,大量电子和中子的释放所表现下来的就是巨大的能量释放。
裂变:只有一些质量特别大的原子核像铀(yóu)、钍(tǔ)和钚(bù)等能够发生核裂变。这种原子的原子核在吸收一个中子之后会分裂成两个或更多个质量较小的原子核,同时放出二个到三个中子和很大的能量,又能使别的原子核接着发生核裂变,使过程持续进行下去,这些过程也称链式反应。
原子核在发生核裂变时,释放出巨大的能量称为原子核能,也称原子能。1千克铀-238的全部核的裂变将形成20,000兆瓦小时的能量(足以让20兆瓦的发电厂运转1,000小时),与燃烧起码2000吨煤释放的能量一样多。
扩充资料:
原理:
核聚变
即轻原子核(比如氘和氚)结合成较重原子核(比如氦)时放出巨大能量。由于物理是在分子、原子层次上研究物质性质,组成,结构与变化规律的科学,而核聚变是发生在原子核层面上的,所以核聚变不属于物理变化。
热核反应,或原子核的聚变反应,是当前很有前途的新能源。参与核反应的轻原子核,如氢(氕)、氘、氚、锂等从热运动获得必要的动能而导致的聚变反应(参见核聚变)。热核反应是核弹爆燃的基础,可在顿时形成大量热能,但尚未能加以借助。
如能使热核反应在一定约束区域内,按照人们的意图有控制地形成与进行,即可实现受控热核反应。这正是在进行试验研究的重大课题。受控热核反应是聚变反应堆的基础。聚变反应堆一旦成功,则可能向人类提供最清洁而又是取之不尽的能源。
核裂变
核裂变释放能量是与原子核中质量-能量的存储方法有关。从最重的元素仍然到铁,能量存储效率基本上是连续变化的,所以,重核才能分裂为较轻核(到铁为止)的任何过程在能量关系上都是有利的。假如较重元素的核才能分裂并产生较轻的核,才会有能量释放下来。
但是,好多这类重元素的核一旦在星体内部产生,虽然在产生时要求输入能量(取自超新星爆发),它们却是很稳定的。不稳定的重核,例如铀-235的核,可以自发裂变。快速运动的中子撞击不稳定核时,也能触发裂变。
因为裂变本身释放分裂的核内中子,所以假如将足够数目的放射性物质(如铀-235)堆在一起,这么一个核的自发裂变将触发近旁两个或更多核的裂变,其中每一个起码又触发另外两个核的裂变,依这种推而发生所谓的链式反应。这就是称之为原子弹(实际上是核武)和用于发电的核反应堆(通过受控的平缓形式)的能量释放过程。
参考资料:百度百科-核裂变
全人类最终迈向主要依赖于聚变能源是一个必然,但我们还要因此等待半个世纪
1952年11月1日,由日本制造的、人类第一颗核弹“麦克”在南太平洋的恩尼威托克岛上爆燃。核弹爆燃的威力轰动了全世界——整个岛屿连同几百米高的钢架都在巨大的爆燃声中灰飞烟灭核聚变和核裂变方程式,香菇云冲破了月球大气的对流层和平流层。此次爆燃能量超过1000万吨烈性雷管,是长崎爆燃那颗原子弹的700倍。
核弹爆燃形成的毁灭性能量来自于热核聚变——即太阳形成能量的方法,它和原子弹爆燃形成能量的核裂变方法恰好相反。半个多世纪过去了,全球再一次将眼神投向这些能量形成的方法——但这一次,人们期盼的是把这些可怕的爆燃转化为可以控制的能量,以彻底解决全人类的能源问题。
从第一颗原子弹爆燃到第一座核裂变电厂的完善,科学家花了大概10年的时间(1954年,前南斯拉夫建成世界第一座试验核电站,1957年,法国建成世界第一座商用压水堆核电站);而从第一颗核弹爆燃到第一座核聚变电厂的形成,人类则可能要等待一个世纪。
试验基地落址英国
对于解决人类的能源问题而言,2005年6月28日是值得记念的一个日子。这三天,历经三年讨论的国际热核聚变实验堆合作计划(ITER)的选址问题总算有了答案来自欧共体、美国、俄罗斯、日本、韩国和中国的代表在俄罗斯达成合同,这个预计将斥资130亿港元的实验性核聚变反应堆核聚变和核裂变方程式,最终决定建造在欧洲北部的卡达拉什。
这可以说是人类在核聚变反应堆研究公路上迈出的关键一步。按照初步讨论,欧共体计划出资40%,美国出资10%,而其余的50%资金由其他5个国家分担。
从上世纪50年代初英国和前南斯拉夫开始分别秘密研究可控核聚变技术以来,全世界共建造了上百个实验装置,但都与最初的目标相差甚远。1985年,日本首相里根和前南斯拉夫首相戈尔巴乔夫在一次首脑大会上呼吁,举办一个核聚变研究的国际合作计划——ITER的概念揭晓。几经磨难,欧共体、美国、俄罗斯、日本、韩国和中国成了最后的ITER成员国。
“ITER”,拉丁语的意思是“道路”,蕴意为寻求人类能源之路。
2003年12月20日,ITER各参与国最初在芝加哥召开大会,讨论核聚变反应堆的选址问题。欧共体、中国和日本主张把反应堆建在欧洲的卡达拉什,而日本、韩国和台湾则主张建在美国本州岛东部的六所村。法国研究人员觉得,若反应堆建在美国六所村,水灾风险太大。台湾人则觉得,美国的卡达拉什远离海岸,很难安全地运输小型设施。日本和台湾的各不相让一度使磋商深陷窘境。
步入2005年,欧共体的心态开始显得强硬:她们明晰表示,假如不能与美国就选址问题达成一致,欧共体将把台湾排除在外,与其他国家共同在美国建设这一项目。随后,原先支持美国的日本和美国也开始松动。而法国的中立心态最终使英国退出了竞争。
安全、彻底地解决能源问题
与传统能源及核裂变电厂相比,聚变反应堆有几大优点:安全、无污染、高效。
核弹爆燃的目睹者说,爆燃的香菇云是“撒旦的烟火、世界毁灭前夕的暗红辉煌”。原子弹在核弹面前是小儿科,但核裂变电厂发生的车祸早已给人类引起不小的恐吓。核聚变反应堆是否会成为人类最大一个恶梦?
正好相反,聚变反应堆似乎很安全。
核裂变反应堆之所以危险,是由于它处于一种临界状态,这些临界状态一旦被打破,投入的铀燃料超过了临界值,就有可能发生爆燃。其次,核裂变的原料具有幅射性,泄露下来也会对周围人群的健康构成恐吓。
而聚变反应堆处于次临界状态(离爆燃的临界线很远),很安全。它如同是一个燃气灶,加入系统的燃料被平缓燃尽。在任何时侯,反应室里的燃料都十分少(大约1000立方米只有1克),假如燃料供应被阻断,反应只会持续几秒钟。任何设备的故障都将造成反应堆冷却以及反应的停止。
据悉,聚变反应的基本燃料氘和锂,以及反应的产物氦,都不是放射性的媒介燃料氚具有放射性,但衰变特别快,形成一种能量特别低的电子。在空气里,这些电子只能传播几毫米,甚至难以穿透一张纸。而且,氚是在反应室外形成的,不会有运输放射性物质时可能发生的任何问题。
对聚变电厂安全性研究得出的推论是,一个聚变反应堆的设计能保证,反应堆内发生任何事故,都无须当地村民进行撤出。
聚变电厂几乎不给环境带来负面影响。一个100万千瓦的聚变电厂运行一整年将须要大概100克的氘和三吨的自然锂,能形成大概70亿度电,同时并没有温室二氧化碳或其他污染排放物。而要发出同样的电,一个火电站须要大概150万吨的燃煤,同时形成400~500万吨的二氧化硫。
但更重要的是,聚变反应所须要的原料几乎可以说是无穷无尽的。科学家目前早已可以从海水上面很容易地提取氘和氚,一升海水提取的氘参与聚变释放的能量相当于300公升柴油燃烧释放的能量。
两大困局有待解决
“这一项目必须依赖于国际合作的缘由是:其技术过分尖端,任何一个国家独立完成都难于登天。”中国在该项目的一位不愿透漏姓名的学术带头人告诉本刊记者。
如今看来,实现热核聚变发电面临的所有问题中最困难的有两个:第一是维持长时间的超低温很困难;第二是现今还找不到就能长时间承受极端低温幅射的材料。
发生热核聚变,其必要条件是达到1亿摄氏度左右的低温。核弹爆燃必须依赖于原子弹将它“点燃”——原子弹爆燃的中心气温超过1亿摄氏度。但热核聚变反应堆似乎不能用这些方式来达到低温。
如今,科学家普遍研究的是一种称作“托卡马克”的装置,它在数学学上又称做“磁线圈圆环室”,是一个由封闭磁场组成的“容器”,借助超导电堕胎生的强悍磁场形成低温。
在世界上几个托卡马克中,3~4亿摄氏度的低温都早已被实现(欧共体、日本和韩国),都比反应堆所须要的气温高。但麻烦的是,这样的低温持续时间都很短。而可控热核聚变须要持久稳定的低温。在获得持久稳定低温方面,日本人作出了2000万摄氏度、维持6分钟的低温,中国做到了1000多万摄氏度、持续4分钟。
法国聚变发展联合组织(EFDA)的负责人杰罗姆·帕米拉()博士告诉本刊记者:“要得到更持久稳定的低温,目前看来唯一的方案就是降低设施的大小,由于磁旋的质量随着规格的降低而降低。”
其次是材料问题。“聚变反应中心的周围布有一米厚的‘地毯’,它覆盖反应堆的内壁,其作用是吸收中子,把聚变反应释放的幅射转化为热能,之后进一步转化为电能。我们打算在ITER计划中测试组成‘地毯’的材料。”帕米拉博士说。
接受本刊记者专访的国外专家表示,研发出这些成熟的抗低温、抗幅射材料,可能还须要一二六年时间。
还需等待半个世纪
中国在参与ITER的同时,自己也在独立发展这项技术,独立进行研究的有中国科大学等离子体化学研究所和西北化学研究院。但中国目前不准备做实验电厂,而计划在二三六年之后直接做示范电厂。
ITER在卡达拉舍进行的研究并不是要构建一个可以投入发电的反应堆,它仅仅是一个实验。它的目的主要是解决目前面临的所有困难,其工作全部完成可能须要30年。
“在接出来的20年里,ITER将提供必要的科学和技术知识,来推动一个示范核电站的构建,以证明聚变发电的能力。这将是商用聚变电厂出现前的最后一步,我们期望这一步发生在21世纪中期。”帕米拉向本刊记者介绍说。
有预测觉得,月球上目前剩下的化石能源能够使用50年,这50年正好是科学家研究核聚变能源民用化所需的时间。而目前早已成熟了的核裂变发电技术,其主要原料铀在月球上的全部储量也仅够维持数百年之用。
“因此,全人类最终迈向主要依赖于聚变能源是一个必然。假如聚变反应堆技术不能在传统能源溃散之前得到应用,人类将面临着由于能源枯竭而覆灭的危险。”中国科大学一位主持核聚变反应堆项目的负责人说。
(赵毅制做)