 E=mc2一图一式，指明了利用核能的途径：裂变和聚变。看字可能就猜到了，裂变是重核裂成小核，聚变是轻核变成大核，当然，大小是相对的。而且轻核一般就是指氢核。恐怖的蘑菇云，看到蘑菇云，估计就会想到原子弹、氢弹、中子弹等等核武器。德国物理学家哈恩和他的助手用中子轰击铀核的实验中发现，生成物中有原子序数为56的元素钡。奥地利物理学家迈特纳和弗里施对此给出了解释：铀核在被中子轰击后分裂成两块质量差不多的碎块。弗里施借用细胞分裂的生物学名词，把这类核反应定名为核裂变（nuclear fifission）。原子弹的核反应方程式之一，铀裂变的产物很多。这是其中一种可能反应。一个中子轰击铀核后，又可生成多个中子，生成物中的中子又可轰击铀核，反应就可持续进行下去，这叫做核裂变的链式反应。这就是原子弹、核电站的原理。核反应不同于炸药爆炸，炸药爆炸是化学反应，是原子外层的电子发生了变化，核反应是原子核发生变化，但能否发生裂变与反应的温度无关，温度无法达到使原子核变化的程度。链式反应发生需要一定的体积条件，体积太小，中子从反应物中穿过去时碰着铀核的概率就会降低，因此，要维持链式反应，就需要反应物达到一定的体积，相应的体积对应相应的质量。叫做临界体积、临界质量。有关原子弹的轶事，二战时德国先于美国研制原子弹，但最终没有研制成功，关键的人物——德国研制原子弹的负责人海森伯。极具争议，研制未成功的关键是对原子弹所需铀的质量计算有误，争议在于是有意算错了还是因为数学计算能力差算错了，但海森伯对于量子力学及原子物理学的贡献是不容质疑的。原子弹爆炸时是不可控的，可控的裂变就使核能的和平利用成为可能，可控的关键是控制反应发生的速度，就需要有使生成物中的快中子变慢的物质和吸收生成物中中子的物质。常用的慢化剂有石墨、重水和普通水（也叫轻水）；吸收中子的镉棒叫做控制棒。配套汽轮机就可发电。当然，为了安全，核电站的防核泄漏和核辐射的装置、核废料的处理同样需要重视。从比结合能的图象上可以看出，同样质量的反应物，聚变比裂变释放的能量要多得多。这也是氢弹威力更大的原因。能量越大，反应条件越苛刻。如同点着一张纸比点燃一段木头容易，但燃烧木头释放的热量要多于同样质量的纸一样。要使轻核发生核聚变，必须使它们的距离达到 10-15 m 以内，核力才能起作用。由于原子核都带正电，要使它们接近到这种程度，必须克服巨大的库仑斥力，就需要特别大的初速度，当物质的温度达到几百万开尔文时，剧烈的热运动使得一部分原子核具有足够的动能，可以克服库仑斥力，碰撞时十分接近，发生核聚变。因此，核聚变又叫热核反应。热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠自身产生的热就会使反应继续下去。如何达到这样的高温呢？利用原子弹爆炸产生的热量，没有原子弹引爆，氢弹是无法引爆的，可以抱着玩，没事。实际上，太阳就是一个巨大的热核聚变反应堆，，其中20亿分之一左右的能量被地球接收。知道了热核聚变的反应条件，就会想到，使聚变可控是很难办到了，虽然反应释放的能量惊人，而且相比裂变，原材料很丰富，可以说取之不尽，用之不竭。但可控的能和平利用的道路还很漫长，从我上学到现在从教将近20年，教材中对可控聚变的描述好像就没变，前景极其诱人，道路异常艰难。
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