你知道嗎--現代科學中的100個問題 第66節(1/1)

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當氫被加熱到越來越高的溫度時，它就會以越來越快的速率通過輻喪失它的能量。另一方面，隨著溫度的繼續上升，氫原子會失去它們的電子，只剩下的原子核撞擊在一起併發生聚變。當發生這樣的聚變時，就會產生能量。這時，由於溫度繼續升高，便會通過聚變產生越來越多的能量。

隨著溫度的上升，聚變所產生的能量的數量增加的速率，將大於通過輻損失能量的速率。在某一個臨界溫度下，聚變所產生的能量正好同通過輻損失掉的能量一樣多。在這種條件下，溫度將保持不變，因而聚變反應就會變成自持的。

只要有更多的氫不斷供給這樣一個系統，能量就會源源不絕地產生出來。

發生聚變所要求的溫度隨著氫的“品種”的不同而改變。

最常見的是氫（h），它的原子核是由一個質子構成的。然而還有重氫，即氘（d），它的原子核由一個質子和一箇中子構成；還有一種放氫，氚（t），它的原子核由一個質子和兩個中子構成。

在一定的溫度下，氘的聚變所產生的能量比氫的聚變多，而氚的聚變所產生的能量還要更多。

當只有氫發生聚變時，在一定溫度下產生的能量太少了，因此，要在實驗室中讓這種反應持續進行下去，就要求溫度超過攝氏十億度。不錯，在太陽的中心是氫在發生聚變，而那裡的溫度只有15，000，000℃，但是，在這樣低的溫度下，只有很小一部分氫參加聚變。但由於太陽上氫的數量極大，所以，儘管發生聚變的氫只佔很小一部分，也已足以使太陽維持現有的輻了。

當只由氚發生聚變時，為引燃這種反應所需要的溫度是最低的，那隻需要達到幾百萬度。遺憾的是，氚是不穩定的，它在自然界中本就不存在。在需要用到它時，必須在實驗室裡把它製造出來，因此，僅僅用氚是不可能使聚變反應以地球上所需要的數量持續進行下去的。

氘發生聚變的引燃溫度是400，000，000℃。氘是穩定的，但數量很少。在6，700個氫原子當中，只有一個原子是氘。不過，這就已經不算太少了。一升普通水中的氘發生聚變時，已足以產生出燃燒300升汽油所產生的能量了。

達到必要溫度的一個辦法，是添進適當數量的氚，使它作為誘因去起作用。氘同氚的聚變只要在45，000，000℃就可以引燃了。如果這種反應稍稍進行一會兒，其餘的混合物就會被加熱到足夠高的溫度，因而可以引燃氘本身的聚變反應。

這個溫度所需保持的時間長度取決於氫的密度。每立方厘米中的原子越多，碰撞的次數也越多，引燃就發生得越快。如果每立方厘米有1015個原子（約為普通大氣每立方厘米所含分子數的萬分之一），那麼，就必須把這個溫度保持2秒鐘。

當然，密度和溫度越高，就越難使氘聚集在一起，儘管引燃聚變反應所需要的時間非常短暫。正因為這樣，這些年來聚變系統一直在取得緩慢的改進，但卻仍然沒有達到引燃的條件。