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高中物理
第十五章 波粒二象性与原子结构
原子核的聚变
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2025-10-24 09:29
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原子核的聚变
## 原子核的聚变 相对于重核(如铀 235)而言,轻核(如氘)的平均结合能更小,某些轻核结合成质量较大的原子核时,能释放更多的结合能。轻核结合成质量较大的原子核的核反应称为核聚变(nuclear fusion),宇宙中的许多元素最初都是通过聚变的方式形成的。包括太阳在内的恒星,内部不断地发生着轻核聚变并向外辐射能量。 将轻核聚变与重核裂变释放的核能进行比较可以发现,在核燃料质量一定的条件下,聚变释放的能量更大。此外,可以用自然界中含量丰富的氘(1 L 海水中大约有 0.03 g 氘)作为聚变的核燃料。因此,从聚变中获得能量具有十分诱人的前景。 {width=400px} 图 15–20 我国第一颗氢弹爆炸成功 为了使原子核发生聚变,原子核必须具有足够大的动能以克服核之间相互作用的库仑斥力,使原子核之间的距离达到核力能发生作用的范围。要使大量的轻核具有足够大的动能,意味着需要将它们加热到很高的温度,因此这类聚变反应又称为**热核反应**。太阳等恒星内部的温度高达几百万摄氏度,其中的原子核具有足够的动能使聚变发生。聚变释放的能量又使高温得以维持,并引发进一步的聚变。重核裂变所引发的核爆炸可以产生 108 K 的高温,因此可以用原子弹来触发热核反应,氢弹就是利用这一原理制成的。1967 年 6 月 17 日,我国第一颗氢弹成功爆炸(图 15–20)。 原子弹、氢弹的研制成功对我国的安全和发展具有重大战略意义。以邓稼先(图 15–21)为代表的一大批科学家为之付出了青春和热血。1950 年,26 岁的邓稼先在美国获得了博士学位后,便毅然回国投身祖国建设。1958 年,邓稼先突然隐姓埋名,开始了他长达 28 年核武器研制的秘密历程。邓稼先为我国的核武器事业呕心沥血,至死不懈。干惊天动地事,做隐姓埋名人。直到生命的最后时刻,他的名字和作为我国核武器研制工作的开拓者和奠基者的重要贡献,才为人知晓。  图
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