【新语丝电子文库(www.xys.org)(www.xys2.org)】 ———————————————— 《你知道吗?——现代科学中的100个问题》 I·阿西莫夫 著 暴永宁 陈养正 钟元昭 吴伯泽 译 碧海听潮声 扫 66 我们得把氢加热到多高的温度和保持这个温度多    长的时间,才能使聚变反应持续进行下去?   当氢被加热到越来越高的温度时,它就会以越来越快的 速率通过辐射丧失它的能量。另一方面,随着温度的继续上 升,氢原子会失去它们的电子,只剩下裸露的原子核撞击在 一起并发生聚变。当发生这样的聚变时,就会产生能量。这 时,由于温度继续升高,便会通过聚变产生越来越多的能量。   随着温度的上升,聚变所产生的能量的数量增加的速率, 将大于通过辐射损失能量的速率。在某一个临界温度下,聚 变所产生的能量正好同通过辐射损失掉的能量一样多。在这 种条件下,温度将保持不变,因而聚变反应就会变成自持的。 只要有更多的氢不断供给这样一个系统,能量就会源源不绝 地产生出来。   发生聚变所要求的温度随着氢的“品种”的不同而改变。 最常见的是氢(H),它的原子核是由一个质子构成的。然 而还有重氢,即氘(D),它的原子核由一个质子和一个中 子构成,还有一种放射性氢,氚(T),它的原子核由一个 质子和两个中子构成。   在一定的温度下,氘的聚变所产生的能量比氢的聚变多, 而氚的聚变所产生的能量还要更多。   当只有氢发生聚变时,在一定温度下产生的能量太少了, 因此,要在实验室中让这种反应持续进行下去,就要求温度 超过摄氏十亿度。不错,在太阳的中心是氢在发生聚变,而 那里的温度只有15,000,000℃,但是,在这样低 的温度下,只有很小一部分氢参加聚变。但由于太阳上氢的 数量极大,所以,尽管发生聚变的氢只占很小一部分,也已 足以使太阳维持现有的辐射了。   当只由氚发生聚变时,为引燃这种反应所需要的温度是 最低的,那只需要达到几百万度。遗憾的是,氚是不稳定的, 它在自然界中根本就不存在。在需要用到它时,必须在实验 室里把它制造出来,因此,仅仅用氚是不可能使聚变反应以 地球上所需要的数量持续进行下去的。   氘发生聚变的引燃温度是400,000,000℃。 氘是稳定的,但数量很少。在6,700个氢原子当中,只 有一个原子是氘。不过,这就已经不算太少了。一升普通水 中的氘发生聚变时,已足以产生出燃烧300升汽油所产生 的能量了。   达到必要温度的一个办法,是添进适当数量的氚,使它 作为诱因去起作用。氘同氚的聚变只要在45,000, 000℃就可以引燃了。如果这种反应稍稍进行一会儿,其 余的混合物就会被加热到足够高的温度,因而可以引燃氘本 身的聚变反应。   这个温度所需保持的时间长度取决于氢的密度。每立方 厘米中的原子越多,碰撞的次数也越多,引燃就发生得越快。 如果每立方厘米有10^15个原子(约为普通大气每立方厘米 所含分子数的万分之一),那么,就必须把这个温度保持2 秒钟。   当然,密度和温度越高,就越难使氘聚集在一起,尽管 引燃聚变反应所需要的时间非常短暂。正因为这样,这些年 来聚变系统一直在取得缓慢的改进,但却仍然没有达到引燃 的条件。 阿西莫夫《你知道吗?--现代科学中的一百个问题》 科学普及出版社 1984年 ———————————————— 【新语丝电子文库(www.xys.org)(www.xys2.org)】