超難問題 (核聚變)

本人研究 核聚變 已好幾年

愛因斯坦（Einstein）的「質能關係」（）的有趣之處，是它讓我們知道能量是可以從毀滅物質的過程中得來。但小心！我們並非在談燃煤或石油來提取能量，因它們的總質量並沒有因燃燒而減少。質量的真正減少只出現在當一個重的原子核分裂成兩個較輕的原子核（核裂變）、或當兩個較輕的原子核合而為一（核聚變）的時候。這是因為不同的原子核有不同數目的核子（nucleon）（包括質子和中子），所以需要不同的能量（稱為結合能）才可以把那些互相排斥的質子圍在原子核內。這結合能從何而來呢？我們發現原來原子核的總質量是少於那些自由狀態的質子和中子的總質量。試看看這個例子： 是用於核能發電的燃料。它有92個質子及143個中子。如果 和 是質子和中子的自由狀態質量，你就會發覺的核心是輕於92+ 143的，而這質量的差別稱為「質量虧損」，正是按照愛因斯坦的質能關係轉變為結合能。


在核裂變的過程中，的原子核需要吸收一個慢慢移動的中子（稱為熱中子）才可以裂變成兩個較穩定的原子核。注意這些裂變產物仍是放射性的。在裂變過程中，可分裂為任何兩個較少的原子核，只要它們的總質子數目是92及總中子數目是144 (143+1) 即可。以下的例子便有3個高能中子產生出來。

這3個中子差不多帶走所有能量Q，因為它們的質量比裂變出來的產物小得多。所以如果把這些中子的能量利用來將水加熱並轉為蒸氣，即可以推動發電機來發電。減慢了速度的中子又可以被另一個吸收而導致裂變及釋放能量。這個重複的過程稱為「連鎖反應」。


同樣地，如果聚合了的原子核比原來的兩個原子核更穩定，那多出的能量就會被釋放出來，如圖一所示。你可能想知道每個核反應會產生多大能量，試猜猜要多少個核聚變才可煮沸一杯水？很難猜到的，因為要用上數千萬億個核反應才足夠！

核聚变，又稱核融合。是指由質量小的原子，主要是指氘或氚，在一定条件下（如超高温和高压），发生原子核互相聚合作用，生成新的質量更重的原子核，并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式。原子核中蕴藏巨大的能量，原子核的变化（从一种原子核变化为另外一种原子核）往往伴随着能量的释放。如果是由重的原子核变化为轻的原子核，叫核裂变，如原子弹爆炸；如果是由轻的原子核变化为重的原子核，叫核聚变，如太阳发光发热的能量来源。

相比核裂变，核聚变几乎不会带来放射性污染等环境问题，而且其原料可直接取自海水中的氘，来源几乎取之不尽，是理想的能源方式。

目前人类已经可以实现不受控制的核聚变，主要如氢弹的爆炸。但是要想能量可被人类有效利用，必须能够合理的控制核聚变的速度和规模，实现持续、平稳的能量输出。科學家正努力研究如何控制核聚变，但是现在看来还有很长的路要走。

2005年，部份科學家相信已經成功做出小型的核聚变1，並且得到初步驗證2。首個實驗核聚变發電站將選址

可控核聚变

The Proton-proton chain dominates in stars the size of the Sun or smaller.
碳循环是重于太阳恒星的主要产能方式。目前主要的几种可控核聚变方式：
超声波核聚变
激光约束（惯性约束）核聚变
磁约束核聚变（托卡马克）

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