核聚变

像氢这样的小原子核结合 产生像氦这样的大原子核的过程，称为核聚变。因为原子核必须克服静电斥力，聚变反应 需要 4000 万开尔文或更高的温度，因此称为热核反应。质量数在 40 到 100 之间的核素，每个核子都具有很高的结合能，一般是稳定的。因此，每个核子具有较低核结合能的 较轻原子核倾向于结合，从而产生 具有较高结合能的较重原子核。生成物与反应物核素的核结合能 之间的差异会产生巨大 能量。值得注意的是，形成 1 克氦-4 时所释放的能量 明显大于 1 克铀-235 裂变时所释放的能量。那么，核聚变是用来发电的吗？好吧，还没有！在核聚变所需的高温下，所有分子都离解成原子，这些原子电离，形成等离子体。对于这样的反应，强大的环形磁场可以用作反应堆。然而，它的有效利用仍然是一个技术难题。实际上，氢到氦的核聚变 是像太阳这样的主序星中 主要的氢燃烧过程之一。一旦恒星开始氦聚变，两个氦核就会结合成铍-8。与氦-4 不同，铍-8 高度不稳定，这使它成为一个吸热、容易逆转的聚变反应。随着氦聚变的加速，铍-8 变得更加丰富，并与氦-4 发生聚变，产生激发态碳-12，激发态碳-12 偶尔会弛豫到稳定的碳-12。在大质量恒星中，由 碳-12 和氦-4 结合引发的聚变反应链 产生了一系列元素，最高达到镁-24。随着进一步聚变反应产生更重的核素，反应物和产物 之间结合能的差异减小，导致这些反应产生的能量减少。这个序列终止于镍-56，它是 每个核子中结合能最高的物质之一。相反，在恒星或超新星独特爆炸 之前和期间，发生的多次中子或质子捕获事件 产生了更重的元素。