作者aaaa8444 (SeluLucia)
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标题Re: [问题] 人造核融合为何要采用氘氚来当燃料呢?
时间Mon Feb 12 06:13:43 2018
※ 引述《t20056 (吴先生)》之铭言：
: 看到国际有所谓的ITER国际热核反应的合作计画，
: 目前人工核融合反应的燃料是采用氢的同位素氘D氚T或者是氦三。
: 我想请问各位先进，为何人工可控核融合的燃料要采用氘氚呢?
: 一般恒星的融合反应不是都是普通的氢原子吗?
: 使用普通的氢原子跟采用氢的同位素氘氚有什麽不同吗?
: 氘氚反应会产生破坏炉壁的中子，
: 而如果直接采用普通的氢原子不产生中子，原料不是比同位素氘氚还丰富很多吗?
: 普通恒星氢原子融合反应与氘氚反应难度上真的有差很多吗?
其实不是难度的问题而是因为不是所有核反应都会放出能量，有的核分裂会吸收能量，同
样也有的核融合会吸收能量，只是高中只教放出能量的例子所以大家一听到核反应都觉得
一定会释出庞大能量。
举个简单的例子若某种核融合反应为A+B->C+能量。很明显C的质量小於A+B。今天如果要
让C核分裂变回A+B，想敲碎这颗原子核你肯定要把当初被带走的能量还回去，那C->A+B这
个核分裂反应肯定是吸热的。这个例子跟题目无关只是告诉你核反应不是都会放出能量。
简单来说不管是核分裂或核融合，如果你的产物的总静质量小於起始物时会放出能量；产
物总静质量大於起始物则是吸收能量。
单纯两个氢融合就是需要吸收能量的那类，你可以看一下质子质子链反应的第一条是质子
+质子->氘+正子+微中子，这是一个吸热反应，如果验算一下後面三个的总质能加起来应
该会大於两颗质子的静质量，所以要产生这个反应你必须将两个质子加速到极高的速度先
突破库伦障蔽再补上跟产物的质能缺口才有机会产生反应，而且还得不到能量反而会失去
能量。太阳燃烧氢会产生能量，那是因为整个反应的最终产物氦4的质量小於起始物四个
质子的总质量。
所以质子质子链中有的反应是吸热有的是放热，以产生能源为目的的话挑最少步骤会放热
的就好，科学家评估过後氘氚反应是最具经济效益的（包含反应门槛取得容易度等等），
没有必要特意从质子慢慢合到氦，而且其实质子质子链反应使用托卡马克也重现不了因为
原理不一样，目前地球上还没有科技可以重现恒星的质子质子链。
总结一句话：要让氢氢融合产生能量要一路融合到氦才行，单纯让两颗氢原子核融合不但
不会放热环境反而会变冷。
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1F：推 power41: 这ID有印象02/12 11:34
2F：推 jyppkknn: a了一下ID 推一个 02/12 14:40
3F：推 silverywings: 所以可以在北极做核融合来制冰02/12 18:45
4F：推 HDT: 看一下核反应束缚能表，不做p-p chain去挑战铁峰顶的那些...02/13 08:50
5F：推 HDT: 吃力不讨好的反应，若未来技术成熟只是单纯想挑战人类极限 02/13 08:50
6F：→ HDT: 想要一路融合到贵金属都有可能，但现阶段还是先从相对简单且 02/13 08:51
7F：→ HDT: 的开始吧 02/13 08:51
8F：→ speedshuffle: 会不会恒星根本就是稳定融合的最低条件 02/16 01:15
9F：→ yeahhuman: 恒星有本身的重力造成压力，人类不需要做出大颗的球 02/16 12:11
10F：→ yeahhuman: 虽然不是很了解现在进展如何，但是只要有压力跟热能02/16 12:12
11F：→ yeahhuman: 人类本来就已经可以达成核融合，只是要怎麽量产化02/16 12:13
12F：→ HarrisNen: 氢弹就是利用核弹内爆引发核融合，核融合产生会产生 02/21 19:25
13F：→ HarrisNen: 更多的快中子来造成U238等重原子继续分裂产生更多能量 02/21 19:26
14F：→ HarrisNen: 假如单纯用雷射来达成核融合，人类已经完成输出能量 02/21 19:26
15F：→ HarrisNen: 等同输入能量(米国国家点火装置)，但是要怎麽稳定输出02/21 19:27
16F：→ HarrisNen: 能量来继续发电，是现阶段需要突破的困难:稳定核融合02/21 19:28
17F：→ HarrisNen: 核融合要达到吸热反应只有一个状况会发生:铁融合 02/21 19:28
18F：→ HarrisNen: 比铁还重的原子都是靠超新星爆炸跟中子星合并产生的02/21 19:29
19F：→ HarrisNen: 巨量热中子流通过来捕获中子达成，尤其是中子星合并02/21 19:32
束缚能图上融合到铁会放出能量只是一个趋势图，不是每一种同位素每一
种反应每一种组合都会放出能量，氢跟氢融合就是吸收能量wiki第一段就写了，氘氘等等
的二次产物的融合才会放出能量，太阳会放出能量的原因是从氢一路融合到氦，这过程中
的
核融合反应有的会吸收能量有的会放出能量，只是总反应放出比吸收得多所以才会释放热
能，单纯氢氢融合是不会放出能量的。另外人类目前还没有办法达到能量收支平衡的核融
合反应，米国的国家点火装置也是，我本身是在研究这块领域的系所就读，你如果仔细看
过实验的详细内容你会发现他们宣称的收支平衡是玩弄数据上的小手法，他们所谓的收支
平衡是利用雷射产生的环境的总能量/核融合放出的能量相比得来的，但推动雷射的几百
台超大型脉冲系统的能量都没算进去，真要算进去放出来的能量连整个系统的百分之一都
没有，并不是技术上没办法达成稳定的问题。
20F：→ HarrisNen: 稳定产出能量不是米国那个点火装置研究的重点... 02/23 02:09
是不是重点不是问题，问题是目前世界上所有核融合实验装置都没有办法达成你前述所谓
的已经收支平衡只差稳定性就可以发电，目前所有实验设施也都不是以产生稳定能量为目
的，全部都还只是科学用途不管是雷射还是磁控都一样。然後回到原先的主题也不是所有
轻於铁的元素进行核融合都会放出能量，不然为什麽不选含量最多的氢就好，干嘛要特别
找氘氚。
※ 编辑: aaaa8444 (39.9.78.117), 02/23/2018 10:16:02