为什么“核聚变反应”又叫做“热核反应”?
核聚变反应,是指两个较轻的原子核(如氢的同位素氘和氚)在特定条件下结合成一个较重的原子核(如氦核),并在此过程中释放出巨大能量的过程。这个听起来充满科技感的术语,却拥有一个更为人熟知的别名——“热核反应”。这个名称的由来,直接指向了引发和维持核聚变反应最核心、最关键的条件:极高的温度。
要理解“热”为何如此关键,我们需要深入到原子核的世界。原子核带正电,根据“同性相斥”的库仑定律,两个原子核会相互排斥。要想让它们克服这种强大的斥力,近距离接触以至于发生融合,就必须赋予它们极高的速度。根据物理学原理,粒子的平均动能直接与温度相关。换句话说,只有将反应物质的温度提升到数千万甚至上亿摄氏度这样的极端高度,原子核才能获得足够的速度(动能),去克服彼此间的静电斥力,从而实现核聚变。太阳等恒星的内部,正是依靠自身巨大的引力创造出这样的高温高压环境,才得以持续进行核聚变,发光发热。
“热”是实现聚变的关键钥匙
因此,“热核反应”这一名称,精准地概括了此类反应的本质特征——它是由极端高温驱动和主导的核反应。这与另一种核反应形式“核裂变”形成对比,核裂变(如铀核分裂)可以在相对较低的温度下通过中子撞击引发。人类目前实现不可控热核反应的应用——氢弹,其内部也是先通过原子弹(裂变)爆炸产生瞬间的极端高温,进而点燃聚变材料,引发毁灭性的热核聚变爆炸。而科学家们正在全力攻关的“可控核聚变”,如托卡马克装置,其核心目标也正是如何创造并约束住这上亿度的等离子体(热核燃料),并维持足够长的时间,让聚变反应稳定持续地进行下去。所以,无论是宇宙中的恒星,还是人类的科技探索,“热”都是打开核聚变能量宝库那把不可或缺的钥匙。