登陆注册
9748300000007

第7章 人造小太阳

你知道太阳为什么会不停地发出巨大的光和热吗?原来太阳上也在进行原子核反应哩。

早在1938年,科学家贝特就指出,在太阳的炽热的核心里,正在发生核聚变反应,即在不断地由许多质子合成原子核的反应。

我们在前面已经讲过原子核的裂变反应,这里说的却是原子核的聚变反应,这是怎么回事呢?

前面讲过,像铀这样的重元素,它在裂变时,会有质量亏损,这些亏损的质量会变成巨大的能量,这就是裂变能。原子弹和原子发电站都是利用这种原理工作的。

我们现在来看轻元素,如氢和氦。氢原子核是由1个质子组成的。氦原子核则是由2个质子和2个中子组成的。根据计算,氦原子的质量应该是4031872“原子质量单位”。但是,科学家阿斯顿在用他的仪器实测氦原子质量时,却只有4001507“原子质量单位”。这就是说,氦原子质量的理论值与实际值亏了030365“原子质量单位”。

又是产生了质量亏损。根据物质守恒定律,这些质量亏损是化成了原子的结合能,原子核就是靠这种结合能把质子和中子“粘”在一起。这种结合能在科学上就叫聚变能。由此可见,原子核裂变可以施放出能量,同样,原子核聚合也可以施放出能量。这种聚变能就是聚变反应的产物。

在太阳的核心里,正在发生4个质子合成一个氦核的反应,所以它会发出巨大的聚变能,光和热就是聚变能产生的。

聚变反应的燃料一般是轻元素,如氦、氢及其同位素等。一个氢同位素氘核和一个氢同位素氚核互相碰撞,发生聚变反应,可生成一个氦核。聚变时同时释放出很大的能量,这种能量比裂变反应时发出的能量还要大。生成1克氦核的聚变反应,释放出来的能量就大约与燃烧12吨煤相当,这要比同样重量的核燃料裂变反应产生的能量大好几倍。

根据这个道理,科学家准备用人工的方法来重现太阳核心的反应,也就是人工制造“小太阳”。

不过,实行原子核的聚变反应有一个条件,必须加温,使原子核以极高的速度运动,才有可能叫它们聚在一起。不过,一旦聚变反应发生,就不必再加温了,它自己产生的能量就可以维持反应的要求了。这就像一般燃料,只要点着,它就不必老加温,自己就可以燃烧起来一样。正因为这个原因,人们才把原子核的聚变反应称作热核反应。比如为了使两个氘核或氢核发生聚变,就必须使它们充分靠近,近到只有十万分之一厘米的距离,要做到这一点,必须具有几千万摄氏度到两亿摄氏度的高温才行。因此,要实现聚变反应,获取这种反应的高能量,首先要付出高的温度。

1952年,美国首先用人工方法实现了核聚变,这就是氢弹爆炸。氢弹原来就是用氢等轻元素作原料,用高温来促使这些元素的核聚变的产物。那么,氢弹里的高温是怎么得到的呢?是用原子弹爆炸得到的。也就是说,一颗氢弹里其实还藏有一个小小的原子弹。这个小小的原子弹就像普通炸弹里的雷管,它先爆炸,产生几百至几千万摄氏度的高温。在这种温度的“引燃”下,氢弹里的重氢发生核聚变,变成了氦核。在一瞬间,产生比原子弹还大的爆炸能量。1952年11月1日,美国在太平洋一个小岛爆炸的一枚叫“麦克”的氢弹几乎把这个小岛削平了。

后来,人们又制造了威力更大的氢弹。这种氢弹里装的聚变原料是氢化锂或氘化锂,其中的“引爆”原子弹有多个普通的铀弹,或钚弹。1千克氘化锂的爆炸能力相当于5万吨烈性炸药梯恩梯。我国于1969年6月17日也爆炸成功了第一颗氢弹。这颗氢弹里面装的核“炸药”就是氢化锂和氘化锂。

还有一种更厉害的氢弹叫钴弹。它是在氢弹外面包上一层金属钴。当氢弹爆炸时,释放出中子,撞击钴核,产生钴同位素。这种钴同位素放射性极强,杀伤力极大。它产生的烟尘所到之处,一切生命都会死亡。

氢弹,实际上是战争之“神”。能不能变战争之“神”为和平的使者呢?也就是说,能不能让原子核的聚变反应也变得可以控制,使它像原子能发电站那样,慢慢释放出能量来,为人类造福呢?

这种可以控制的热核反应,科学家叫它受控热核反应。从1952年氢弹爆炸之时起,就有许多国家在秘密研究这个问题。我国也已经有了自己的受控热核反应试验装置。

要使热核反应得到控制,必须保证参加反应的热核材料得到充分的约束。由于裂变反应堆的燃料是固体,反应温度只有几百摄氏度到两千多摄氏度,可以装在壳体中,用控制棒让它慢慢反应,这样做困难不是很大;而聚变反应是在几千万摄氏度的高温下进行,这时所有的物质都被电离,变成了等离子体,控制起来就十分麻烦,因为至今还没有一种材料可在几千万摄氏度高温下不化,所以找到不化的容器来装核燃料就成了难题。后来,科学家找到一种“磁约束”的办法。据说,已经建成的大型磁约束受控热核反应装置,这种装置可以在6千万摄氏度高温度下,约束核聚变反应。当然,这并不是说热核反应完全可以控制了。但是,和平利用热核反应的前景还是很美好的。有人预计,热核反应的实际应用,即热核发电站的运行,大约在下世纪可以实现。

据计算,建成一座可控热核聚变反应发电站的投资是烧煤的火力发电站的6倍,是裂变反应核发电站的4倍。一座功率为150万千瓦的可控热核发电厂,光要使用的钢材就要5万吨,仅此一项,就相当于同功率火力发电厂的全部投资。看来,建成热核发电站的任务是艰巨的,但是它产生的能量却是无可比拟的,人类一定会在地球上造出许多可以控制的“小太阳”,而不需要像神话中的盗火神普罗米修斯那样,去天上“盗火”。

同类推荐
  • 气象百变魔图

    气象百变魔图

    《气象变魔图》本书为您讲述关于气象的各种秘密。本书知识全面、内容精炼、图文并茂、通俗易懂,能够培养读者的科学兴趣和爱好,达到普及科学知识的目的,具有很强的可读性、启发性和知识性,是广大读者了解科技、增长知识、开阔视野、提高素质、激发探索和启迪智慧的良好科普读物。
  • 网络世界

    网络世界

    科学是人类进步的第一推动力,而科学知识的普及则是实现这一推动的必由之路。在新的时代,科技的发展、人们生活水平的不断提高,为我们青少年的科普教育提供了新的契机。抓住这个契机,大力普及科学知识,传播科学精神,提高青少年的科学素质,是我们全社会的重要课题。科学教育,是提高青少年素质的重要因素,是现代教育的核心,这不仅能使青少年获得生活和未来所需的知识与技能,更重要的是能使青少年获得科学思想、科学精神、科学态度及科学方法的熏陶和培养。科学教育,让广大青少年树立这样一个牢固的信念:科学总是在寻求、发现和了解世界的新现象,研究和掌握新规律,它是创造性的,它又是在不懈地追求真理,需要我们不断地努力奋斗。
  • 环境与城市(人与环境知识丛书)

    环境与城市(人与环境知识丛书)

    城市生活的生态环境质量好坏直接影响着城市的可持续发展。城市的生态环境建设,在维护城市整个生态平衡以及地球的生态平衡中具有特殊的地位和作用。保护好城市生态环境,实现城市的可持续发展,构建科技、环保、节能的绿色城市生活已成为时代的迫切要求和人民的强烈愿望。
  • 自然密码百科(奥秘世界百科)

    自然密码百科(奥秘世界百科)

    宇宙天地和自然世界真是丰富多彩、纷繁庞杂,使我们对于那许许多多的难解之谜,不得不密切关注和发出疑问。人们总是不断地去认识它,勇敢地去探索它。虽然今天科学技术日新月异,达到了很高程度,但对于许多奥秘还是难以圆满解答。人们都希望发现天机,破解奥秘。古今中外许许多多的科学先驱不断奋斗,一个个奥秘不断解开,推进了科学技术的大发展,但又发现了许多新的奥秘现象,又不得不向新的问题发起挑战。正如达尔文所说:“我们认识自然界的固有规律越多,这种奇妙对于我们就更加不可思议。”科学技术不断发展,人类探索永无止境,解决旧问题,探索新领域,这就是人类一步一步发展的足迹。
  • 发明让人类享受生活(走进科学丛书)

    发明让人类享受生活(走进科学丛书)

    生活在河边或海边的人们,乘船从事生产劳动,实在是很普通的事情,丝毫也不会产生这样的问题:船这种看似平常的水上交通工具是怎样产生,又是怎样演变过来的?船这东西的确是很神奇的。古人的许多诗里把船作为抒发豪情或描绘祖国美丽的山水风光的工具,有不少诗词成为千古绝唱。你也可能看过一部电影,叫《泰坦尼克号》。这只被命名为“永不沉没”的巨轮在北大西洋海底沉睡了70多年,直到近些年才被打捞上来。你也可能对南极考察很感兴趣,但如果没有现代化的破冰巨轮,我们也就不会有在南极长城站升起五星红旗的自豪。
热门推荐
  • 掌舵

    掌舵

    人到中年的杜林祥,事业看不出任何转机,他是如何抓住稍纵即逝的偶然机会,大踏步走上了成功之路?在事业发展的上升期,杜林祥又怎样凭借过人的智慧,多方运作,苦心经营,拓展重要的人脉资源,并利用这些人脉做大事业、搞定对手,上演了一幕幕惊心动魄的高手对决?几次对决险中取胜后,杜林祥迎来了一生中最凶险的巅峰对决。面对实力和背景远在自己之上的对手,面对对手明枪暗箭无所不用的手段和精心布局的圈套,杜林祥又能否涉险过关?人生如棋局,能识局者生,善破局者存,掌全局者赢。本书是一部让你在政商圈子走向成功的实操小说。无论是公务员,还是商界人士,都能从这部小说中获得打理政商关系的智慧,领悟高超的领导艺术和博弈技巧。
  • 有凤长歌

    有凤长歌

    为应付千年一次的仙术比式大赛,仙法道行还不算太过精深的白衹想起了去东方瀛州岛寻找传说中能助长灵力的玉花琼枝。谁料,寻药途中走错路,误闯了仙界禁地,一时大意,将囚于禁地的洪荒大兽给放了出来。惶惶三日,到了仙术比试当天。遇到了一位长相算得上是神中龙凤的俊逸男子,他似乎对她的一切都很了解,且好像跟她有着多深的仇恨一般,比式当日对她百般刁难。后来,通过多番打听,白衹晓得了,原来这长的好看,年纪有点大的帝君,竟是天族第一任天帝,自己那没良爹爹的情敌……怪不得看自己的眼神像是看到了仇人一般......
  • 龙唤神

    龙唤神

    江山北望,狼烟奔腾,华夏王朝战火纷飞。西抵蛮夷,北抗铁骑,边关将帅战死沙场。少年少女,流离失所,离奇习得龙唤神术。保疆域,斗奸臣,历爱恨,感生死,谱写出一曲不眠的长歌......
  • 箭凌九天

    箭凌九天

    身具九道灵脉,但是在这个世界之中,却是一无是处的废物活着,只是为了更好的活下去。为了在这个弱肉强食的世界活下去,究竟该如何改变,如何去迈出自己的第一步?结果,谁也不知
  • EXO:没事我永远在你身边

    EXO:没事我永远在你身边

    没事,你还有我们,我们陪你一辈子,这句话是十二个大男孩发自内心的话语,虽然她最终还是会归于他,但剩下的十一个男孩似乎从来没有放弃。12个男孩在女孩难过的时候他们给她安慰,女孩开心的时候他们的嘴角也在上扬,女孩绝望的时候给她希望,告诉她还有机会,办法。我是沐小诺,这也许是一部有喜有悲,并不是很出色的爱情明星小说,但全是用真心写的。
  • 邪魅女上将

    邪魅女上将

    疼!撕裂般的疼痛让安馨呻吟出声。这块玉佩不是.它怎么会在这?这是哪?她获救了?被谁救了?最后她只记得飞机爆炸了,她还没来得及跳下去,那么高的地方爆炸了,她竟然还没死。什么?1998年4月20日?安馨脸上露出不可置信的神情,这不是组织里谁和她开的玩笑吧。
  • 与哲人一起思考哲学(快乐校园精品读物丛书)

    与哲人一起思考哲学(快乐校园精品读物丛书)

    《快乐校园精品读物丛书:与哲人一起思考哲学》名为《与哲人一起思考哲学》,着重点主要放在哲学对人生的启迪上。第一部分和第二部分比较全面地介绍了中外哲学发展史上的主要流派和基本思想,了解这些,能让我们知道自己的思想根源从哪里来,从而引发我们对自己的人生进行比较深刻的思考。
  • 名家教子书:母亲的榜样(外国篇)

    名家教子书:母亲的榜样(外国篇)

    本书让您迅速了解大师教育智慧的核心内容,从而能够轻而易举地亲近和理解世界教育大师的智慧,感受世界经典教育方法的巨大魅力。对于那些渴望获得成功的教子经验的中国父亲和母亲来说,本书是一部有很大参考价值的家庭教育读本,甚至可以说是一套权威而完善的教育宝典。汲取榜样母亲科学的教育理念,成就优秀孩子辉煌的发展轨迹。本书介绍了近现代中外36位成功母亲的教子经验,这些“榜样母亲”的教子经验包含了丰富而深刻的教育哲理,在中外家庭教育的历史上有着广泛的影响,意义深远,而且她们的教育智慧在今天的实践中依然不断地被运用。
  • 改变青少年一生的30种思维方式

    改变青少年一生的30种思维方式

    本书主要以小故事,大道理的方式,分别从多个方面,细致地讲解了如何着力培养良好的思维方式。
  • 交易.水中月

    交易.水中月

    纪家第一继承人收到了地位上的威胁,职场,言情,他究竟只能成为职场助力,还是终成眷属?