谈谈核裂变能与核聚变能
胡经国
为了回答这些问题，需要从核能（原子能）谈起。大家知道，原子核是由质子和中子组成的。质子和中子统称为核子。核子结合成原子核时释放的能量，或者原子核分解为核子时吸收的能量，称为原子核结合能。原子核结合能与组成该原子核的核子数之比，称为原子核核子的平均结合能。这就是一般所说的核能（原子能）。质量数较小的轻核（如氘、氚）和质量数较大的重核（如铀），其核子平均结合能均较小；质量数中等的原子核，其核子平均结合能较大，而且质量数为50%～60%的原子核，其核子平均结合能最大。这一规律称为原子核核子平均结合能随原子核质量数而变化的规律。
在核聚变能的开发利用中，氢弹爆炸是不受控热核聚变的典型实例。氢弹实际上是一种不受控热核聚变装置。它是根据核聚变原理制造的。制造时，将一颗小原子弹放在氢弹里。使用时，将氢弹内的小原子弹引爆，以产生几百万摄氏度的高温，使轻核材料氘、氚的热核聚变反应剧烈进行，从而释放出更加巨大的能量，引起氢弹更加猛烈地爆炸。氢弹的氘—氚热核聚变反应常用氘化锂－6和氢化锂－6作为固体原料。这种热核聚变反应以瞬间爆炸的形式出现。氘化锂－6就是氢弹爆炸的炸药。1公斤氘化锂－6的爆炸力，相当于5万吨三硝基甲笨的爆炸力。
受控热核聚变的研究已获得了初步的成果。这主要表现在受控热核聚变反应堆的出现。这种反应堆用氘和锂作为燃料，将金属锂或锂的化合物放在反应堆堆芯的周围，由堆芯热核聚变产生强中子流，撞击锂－7原子，产生一个氚、一个氦－4和一个中子；这个中子再与锂－6进行热核聚变反应，产生一个氚和一个氦－4，并释放出巨大的核聚变能，经热交换产生电力，而氚重新进入堆芯；这样往复循环便产生了强大的电流。在这种反应过程中，释放出的惰性气体氦对环境没有污染。同时，1公斤锂所具有的能量大约相当于4000吨原煤的热量。每年生产70亿度电，仅需消耗1.6吨重水（322公斤氘）和8.5吨天然锂（676公斤锂－6）。由于燃料消耗少，因而热核聚变反应堆发电燃料费用还不到总成本的10%。而且，锂－6聚变产生的能量比铀235裂变产生的能量要大好几倍。因此，核聚变能是比核裂变能更加优越的一种新能源。
当然，即使受控核聚变成功，也还不可能马上付诸实际的开发利用。专家们预计，大规模开发利用核聚变能工程建设的成功，可能在二、三十年或三、四十年之后才能实现。
1991年11月29日编写于重庆
2000年2月17日修改于重庆
2022年2月23日修改于重庆
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