网友问:任何物质都可以发生核聚变吗?为什么?

【网友问:任何物质都可以发生核聚变吗?为什么?】广义上的核聚变,指质量较小的原子,在一定条件下发生聚合作用,然后生成更重的原子;在理论上,只要比一个原子还存在更重的原子,那么就能发生聚合作用 。
一般我们说的核聚变,主要指氘核与氚核生成氦核的过程;因为以目前人类的技术条件,只能大量实现氢元素聚变为氦元素的过程,比如氢弹就是这样的 。

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任何一种元素的原子核,都由中子和质子组成,元素之间的差异(包括同位素),本质上就是中子数量和质子数量的不同组合 。
各种元素的基本构成单位都相同,所以在理论上,我们可以利用任何元素,在一定条件,去制造另外一种元素,可以是聚变,也可以是裂变,只不过所需条件有难有易而已 。
在物理学上,用“比结合能”表示每种元素中,核子(质子和中子)被分离的难易程度,比结合能越高,就越难把其中的核子分离出来:
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图中可以看出,Fe-56的比结合能是最高的,说明铁元素是所有原子中最稳定的;比铁轻的元素聚变,以及比铁重的元素裂变,大体上都会释放能量 。
原子核通过强力把中子和质子聚合在一起,当中子和质子数量足够多时,接近了强力的作用范围边界,原子核反而变得不稳定,这也是重元素更容易实现核裂变的原因,同时因为质量亏损将释放大量能量 。
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轻元素的核聚变反应,需要极高压力和温度,反应条件也各不相同,比如下图表中,就是大质量恒星内部,核聚变进行的温度条件:
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当恒星聚变到铁元素时,恒星反应就停止了;要使铁元素继续聚合,则需要60亿~100亿度的温度,在恒星内部是达不到该反应条件的,只有在超新星或者中子星合并过程中,可以实现铁元素向重元素的聚合,而且聚合过程会吸收大量能量 。
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