核聚變是使很輕的原子核在異常高的溫度下合并成較重的原子核的
聚變反應為例:
根據公式 ΔE=Δmc2
和1.00867g·mol-1,所以
Δm={(4.000150+1.00867)-(2.01355+3.01550) }g·mol-1
=-0.01888g·mol-1
ΔE=Δmc2=(-0.01888g·mol-1)×(2.9979×108m·s-1)2
=-1.697×1015g·m2·s-2mol-1
=-1.697×109kJ·mol-1
對于1.000g的核燃料來說,因H-2和H-3的摩爾質量分別為2.014和3.016g·mol-1,所以
比1g U-235的裂變能(8×107kJ)還要大。即1g燃料核聚變所產生的能量約為核裂變相應能量的4倍。
核聚變反應也稱為熱核反應。氫彈爆炸也是熱核反應。不過,氫彈的能量不是逐步放出來的,而是以爆炸的形式一下子放出來的。所以,利用這些能量就很不容易。如果能夠控制核聚變反應,使能量逐步釋放出來。那么,就可以利用核聚變能來發電,這就是受控核聚變反應。
實現受控核聚變反應,先要將氘、氚等核燃料加熱到很高的溫度(大約要1億度以上),在這樣高的溫度下,氘、氚等氣體原子將全部發生電離,變成帶正電的離子和帶負電的自由電子,這種由離子和電子組成的氣體稱為等離子體。等離子體的溫度越高,密度越大,約束時間(維持高溫的時間)越長,放出的能量就越多。當溫度達到臨界時,放出的能量足以加熱下一次添加的氘氚燃料,聚變反應就可以持續下去,這時就稱為受控核聚變的“點火”。