登陆注册
6001500000007

第7章 人造小太阳

你知道太阳为什么会不停地发出巨大的光和热吗?原来太阳上也在进行原子核反应哩。

早在1938年,科学家贝特就指出,在太阳的炽热的核心里,正在发生核聚变反应,即在不断地由许多质子合成原子核的反应。

我们在前面已经讲过原子核的裂变反应,这里说的却是原子核的聚变反应,这是怎么回事呢?

前面讲过,像铀这样的重元素,它在裂变时,会有质量亏损,这些亏损的质量会变成巨大的能量,这就是裂变能。原子弹和原子发电站都是利用这种原理工作的。

我们现在来看轻元素,如氢和氦。氢原子核是由1个质子组成的。氦原子核则是由2个质子和2个中子组成的。根据计算,氦原子的质量应该是4.031872“原子质量单位”。但是,科学家阿斯顿在用他的仪器实测氦原子质量时,却只有4.001507“原子质量单位”。这就是说,氦原子质量的理论值与实际值亏了0.30365“原子质量单位”。

又是产生了质量亏损。根据物质守恒定律,这些质量亏损是化成了原子的结合能,原子核就是靠这种结合能把质子和中子“粘”在一起。这种结合能在科学上就叫聚变能。由此可见,原子核裂变可以施放出能量,同样,原子核聚合也可以施放出能量。这种聚变能就是聚变反应的产物。

在太阳的核心里,正在发生4个质子合成一个氦核的反应,所以它会发出巨大的聚变能,光和热就是聚变能产生的。

聚变反应的燃料一般是轻元素,如氦、氢及其同位素等。一个氢同位素氘核和一个氢同位素氚核互相碰撞,发生聚变反应,可生成一个氦核。聚变时同时释放出很大的能量,这种能量比裂变反应时发出的能量还要大。生成1克氦核的聚变反应,释放出来的能量就大约与燃烧12吨煤相当,这要比同样重量的核燃料裂变反应产生的能量大好几倍。

根据这个道理,科学家准备用人工的方法来重现太阳核心的反应,也就是人工制造“小太阳”。

不过,实行原子核的聚变反应有一个条件,必须加温,使原子核以极高的速度运动,才有可能叫它们聚在一起。不过,一旦聚变反应发生,就不必再加温了,它自己产生的能量就可以维持反应的要求了。这就像一般燃料,只要点着,它就不必老加温,自己就可以燃烧起来一样。正因为这个原因,人们才把原子核的聚变反应称作热核反应。比如为了使两个氘核或氢核发生聚变,就必须使它们充分靠近,近到只有十万分之一厘米的距离,要做到这一点,必须具有几千万摄氏度到两亿摄氏度的高温才行。因此,要实现聚变反应,获取这种反应的高能量,首先要付出高的温度。

1952年,美国首先用人工方法实现了核聚变,这就是氢弹爆炸。氢弹原来就是用氢等轻元素作原料,用高温来促使这些元素的核聚变的产物。那么,氢弹里的高温是怎么得到的呢?是用原子弹爆炸得到的。也就是说,一颗氢弹里其实还藏有一个小小的原子弹。这个小小的原子弹就像普通炸弹里的雷管,它先爆炸,产生几百至几千万摄氏度的高温。在这种温度的“引燃”下,氢弹里的重氢发生核聚变,变成了氦核。在一瞬间,产生比原子弹还大的爆炸能量。1952年11月1日,美国在太平洋一个小岛爆炸的一枚叫“麦克”的氢弹几乎把这个小岛削平了。

后来,人们又制造了威力更大的氢弹。这种氢弹里装的聚变原料是氢化锂或氘化锂,其中的“引爆”原子弹有多个普通的铀弹,或钚弹。1千克氘化锂的爆炸能力相当于5万吨烈性炸药梯恩梯。我国于1969年6月17日也爆炸成功了第一颗氢弹。这颗氢弹里面装的核“炸药”就是氢化锂和氘化锂。

还有一种更厉害的氢弹叫钴弹。它是在氢弹外面包上一层金属钴。当氢弹爆炸时,释放出中子,撞击钴核,产生钴同位素。这种钴同位素放射性极强,杀伤力极大。它产生的烟尘所到之处,一切生命都会死亡。

氢弹,实际上是战争之“神”。能不能变战争之“神”为和平的使者呢?也就是说,能不能让原子核的聚变反应也变得可以控制,使它像原子能发电站那样,慢慢释放出能量来,为人类造福呢?

这种可以控制的热核反应,科学家叫它受控热核反应。从1952年氢弹爆炸之时起,就有许多国家在秘密研究这个问题。我国也已经有了自己的受控热核反应试验装置。

要使热核反应得到控制,必须保证参加反应的热核材料得到充分的约束。由于裂变反应堆的燃料是固体,反应温度只有几百摄氏度到两千多摄氏度,可以装在壳体中,用控制棒让它慢慢反应,这样做困难不是很大;而聚变反应是在几千万摄氏度的高温下进行,这时所有的物质都被电离,变成了等离子体,控制起来就十分麻烦,因为至今还没有一种材料可在几千万摄氏度高温下不化,所以找到不化的容器来装核燃料就成了难题。后来,科学家找到一种“磁约束”的办法。据说,已经建成的大型磁约束受控热核反应装置,这种装置可以在6千万摄氏度高温度下,约束核聚变反应。当然,这并不是说热核反应完全可以控制了。但是,和平利用热核反应的前景还是很美好的。有人预计,热核反应的实际应用,即热核发电站的运行,大约在下世纪可以实现。

据计算,建成一座可控热核聚变反应发电站的投资是烧煤的火力发电站的6倍,是裂变反应核发电站的4倍。一座功率为150万千瓦的可控热核发电厂,光要使用的钢材就要5万吨,仅此一项,就相当于同功率火力发电厂的全部投资。看来,建成热核发电站的任务是艰巨的,但是它产生的能量却是无可比拟的,人类一定会在地球上造出许多可以控制的“小太阳”,而不需要像神话中的盗火神普罗米修斯那样,去天上“盗火”。

同类推荐
  • 改变历史进程的发明(趣味科学馆丛书)

    改变历史进程的发明(趣味科学馆丛书)

    “趣味科学馆”丛书,是一套自然科学类读物。丛书包罗科学的多个领 域,涉及“信息化”、“绿色革命”、“发明、“生态资源”、“航天”、“军事”、“日食、月食”等当下热门关键词,有引领读者关注热点、提升 其认识水平的现实价值。刘芳主编的《改变历史进程的发明》为丛书之一。《改变历史进程的发明》内容涉及科学发明的各个侧面,并进行合乎逻辑的排列组合。文字浅显易懂,生动活泼。
  • 低碳汽车:地球最好的“退烧药”

    低碳汽车:地球最好的“退烧药”

    《低碳汽车--地球最好的退烧药(典藏版)》旨在引导新时代的青少年一起行动起来,为了我们共同的家园,用自己的实际行动把生活耗用能量降到最低,从而减少二氧化碳的排放,实现绿色低碳生活。低碳生活是一种态度,也是一种责任,更是一种爱,让我们的爱更宽广,更包容,更细致吧!《低碳汽车--地球最好的退烧药(典藏版)》由纪康保主编。
  • 神秘的谜团(探索宇宙奥秘系列丛书)

    神秘的谜团(探索宇宙奥秘系列丛书)

    宇宙,是这个世界上谜团最多的地方,也是最吸引孩子好奇心的地方。宇宙包含着最神秘的未知和疑问,人类正在以高超的科学手段和不懈的努力不断深入探索宇宙的深处,希望了解人类自身的过去与未来。而地球是我们人类赖以生存的家园。在漫长的岁月中,人类一直在这个星球上繁衍生息。虽然它只是太阳系中一颗普通的行星,但它在许多方面却又是独一无二的:它是太阳系中唯一一颗表面大部分被水覆盖的行星,也是目前所知唯一一颗有生命存在的星球……《探索宇宙奥秘系列丛书》向孩子们展示这个既熟悉又神奇的世界。
  • 人类宝藏之谜

    人类宝藏之谜

    本套书主要介绍古今中外关于人类诸多未解的社会、自然现象,包括《中国自然遗产之谜》、《星球宇宙之谜》、《巨兽异兽之谜》等20个分册。
  • 生活知识百科(第三册)

    生活知识百科(第三册)

    进入新世纪以来,人们的生活发生了巨大的变化,科学知识比以往任何时期都显著地改变着人们的生活,影响着人们的生活,人们开始注重自己的生活质量,提高自己的生活水准。时代在发展,生活在进步,家庭生活知识需要不断更新,因为更完善、更及时地向人们介绍生活知识已经成为大众的普遍需要。本书针对家庭生活知识的方方面面进行了科学的指导,是专门介绍家庭生活知识的百科式的工具书。其对于指导人们的日常生活,帮助人们提高其生活质量,有着其他图书不可替代的重要作用。
热门推荐
  • 最强星魂

    最强星魂

    史上最搞笑最热血玄幻小说——就这么简单,恭候各位读者驾临。
  • 解迷显智成悲十明论

    解迷显智成悲十明论

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。
  • 时光荏苒你待好别跑

    时光荏苒你待好别跑

    梁悠唯转到一个高中,在外人看来她很淑女文静,但其实有一丢丢暴力,一次她终于忍不住暴揍了一群小混混,却被陆晨看到了,就此,两条本毫无关系的平行线,各自改变了15°角,在未来的某个点,交织在了一起。注:本书由505527556(沙俄人)一起所著又注:非常感谢墨星免费小说封面为我做的免费小说封面,没封面的童鞋赶紧去吧,百度“墨星封面”
  • 淘气公主的霸道校草

    淘气公主的霸道校草

    当一个淘气的小公主遇到了霸道的校草他们之间会发生什么有趣的事?
  • 君临皇马

    君临皇马

    一名普通的高中生,一次机缘巧遇,拥有了超强的身体和意识,通过自己的不断努力,终于成为了空前绝后的真“球王”屹立于足坛之巅,在梦想中的伯纳乌留下了又一段传奇。《君临皇马》的
  • 异世游戏争霸

    异世游戏争霸

    究竟是游戏还是现实,突然被召唤到世界的秦涛,开始了异世界的征服。“这次我定要站在世界之颠,不负自己和相信自己的人!”
  • 邪魅狼君:吃掉小猪婆

    邪魅狼君:吃掉小猪婆

    在穿越的潮流中,朱倩倩也华丽丽的穿越了,人家穿越成公主,王妃,再不行也是萌宠狐狸呀,猫之类的!可她呢?居然穿越成猪了!!还被狼喜欢上了!!怎么可以这样啊!她发誓!绝对要脱离猪这个身份。可当她慢慢发现自己的真是身份之后,却宁愿回到以前是猪的日子。
  • 白色眷恋

    白色眷恋

    因为不满皇马6比2的比分,中国青年律师沈星怒砸啤酒瓶,结果电光火石间,他穿越成了佛罗伦蒂诺的儿子,且看来自09年的小伙子如何玩转03年的欧洲足坛
  • 黑暗区

    黑暗区

    灾变历十年,新联邦成立的第三年。一手成立了联邦的迟阳遭到陷害,失去异能,独自一人来到了围墙区。(偏游戏向小说)
  • 修真界直播平台

    修真界直播平台

    杨明是一枚普通的学生党,也是一个热情的直播粉丝。某天,他那只逗逼手机自动给他下载了一个奇怪的直播APP,他就登上了一个修真中二病资深患者聚集的庞大直播平台。那里面的人以“道友”相称,整天直播的是一些炼丹、修炼、灭杀妖兽……之类既中二,又奇怪的内容。这个没心没肺的家伙就整天上直播以观看这群中二病逗逼为乐。后来某天,杨明突然发现直播的内容居然是真的,好友都是能飞天循地的那种……