三、能锁住“魔鬼”的核反应装置

原子弹、氢弹有如此大的能量，能否用来为人类服务呢？“二战”后，科学家一直为此努力，目的是把核爆炸反应变成可控的，用其巨大能量为人类服务。

1.原子及原子核

世界上一切物质都是由带正电的原子核和绕原子核旋转的带负电的电子构成的。原子核包括质子和中子，质子数决定该原子属于何种元素，原子的质量数等于质子数和中子数之和。如一个铀-235原子是由原子核和92个电子构成的。如果把原子看做地球，那么，原子核就相当于一只乒乓球大小。虽然原子核的体积很小，在一定条件下却能释放惊人的能量。

2.同位素

质子数相同而中子数不同，或者说原子序数相同而原子质量数不同的一些原子，被称为同位素。它们在化学元素周期表上占据同一个位置。简单地说，同位素就是指某个元素的各种原子，它们具有相同的化学性质，按质量不同通常可以分为重同位素和轻同位素。也可以说，同位素同属于某一化学元素，其原子具有相同数目的电子和质子，却有不同数目的中子。例如氕、氘和氚，原子核中都有1个质子，但是它们的原子核中分别有0个中子，1个中子及2个中子，所以它们互为同位素。就好像三兄弟，小弟弟氕身体最轻，身体内只有一个质子，原子核外只有一个电子旋转。老二体内多了一个中子，体重增加1倍，老大体内多了两个中子，体重增加两倍。

具体说，氢同位素如下：

自然界中氢以1H、2H、3H三种同位素的形式存在。

氕。原子质量为l，是普通的轻氢同位素。它是氢的主要成分。我们通常说的氢气就是这种成分。

氘。原子质量为2，是普通轻氢的2倍，又称“重氢”，它少量地存在于天然水中，用于核反应。

氚。原子质量为3，即“超重氢”。它具有放射性。它自然界中存在极微，从核反应制得，主要用于热核反应。

3.铀的同位素

铀是自然界原子序数最大的元素。天然铀的同位素主要是铀-238和铀-235，它们所占比例分别为99.3%和0.7%。除此之外，自然界还有微量的铀-234。铀-235原子核完全裂变放出的能量是同量煤完全燃烧放出能量的27万倍。(www.daowen.com)

4.重核裂变——原子弹链式反应

核反应堆

重核裂变是指一个重原子核分裂成两个或多个中等原子量的原子核，引起链式反应，从而释放巨大能量。例如，当用一个中子轰击铀-235的原子核时，它就会分裂成两个质量较小的原子核，同时产生2～3个中子和β、λ等射线，并释放出约200兆电子伏特的能量。如果再有一个新产生的中子去轰击另一个铀-235原子核，便引起新的裂变。以此类推，裂变反应不断地持续下去，从而形成裂变链式反应，与此同时，核能连续不断地释放出来。

5.轻核聚变——氢弹聚变反应

所谓轻核聚变，是指在高温高压下氢核同位素氘核与氚核结合成氦，放出大量能量的过程，也称热核反应。它是取得核能的重要途径之一。由于原子核间有很强的静电排斥力，因此在一般的温度和压力下，很难发生聚变反应。而在太阳等恒星内部，压力和温度极高，就使得轻核有了足够的动能克服静电斥力而发生持续的聚变。

氢弹是利用氘、氚原子核的聚变反应瞬间释放巨大能量这一原理制成的，但它释放能量有着不可控性，所以有时造成极大的杀伤破坏作用。目前正在研制的“受控热核聚变反应装置”也是应用轻核聚变原理，由于这种热核反应是人工控制的，可用做能源。

6.可控核反应发电站——核电站

核电站

与火电厂相比，核电站是非常清洁的能源，不直接排放有害物质，也不会造成温室效应，能改善环境质量，保护人类赖以生存的生态环境。

世界上核电国家多年统计资料表明，虽然核电站投资高于燃煤电厂，但是，由于核燃料成本远远低于燃煤成本，而核燃料反应所释放的能量却远远高于化石燃料燃烧所释放出来的能量，而且核燃料来源较广，这就使得核电站总发电成本低于烧煤电厂。

7.核能是可持续发展的能源

据估计，世界上核裂变的主要燃料铀的储量为490万吨。这些裂变燃料足可以用到聚变能时代到来。核聚变的燃料是氘和氚，l升海水能提取30毫克氘，在聚变反应中产生约等于300升汽油的能量，即“1升海水约等于300升汽油”。地球上海水中有40多万亿吨氘，足够人类使用百亿年。氚是从锂元素分裂而来，地球上锂储量2000多亿吨。锂可用来制造氚，地球上能够用于核聚变的氘和氚的数量，可供人类使用上千亿年。太阳已经燃烧了50亿年，专家测算还能燃烧50亿年。有关能源专家认为，如果解决了核聚变技术，人类将从根本上解决能源问题，直到太阳系毁灭。