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氘核 编辑
氘核(deuteron)是由一个质子和一个中子组成的原子核。氢的一种同位素原子核。结合能是2.20兆电子伏。氘核与其他核素,如氚核发生反应发射中子的阈能低,截面大,产生的中子能量高。因此,可用作中子源的材料或核聚变的燃料。大自然的含量约为一般氢的7000分之一,从核反应中制得,主要用于热核反应。
中文名:氘核
外文名:deuteron
组成:由1个质子和1个中子组成
结合能:2.20兆电子伏
性质:氢的一种同位素原子核
氘
氘核为氘(deuterium)的原子核,由1个质子与1个中子组成。常用制法:(1)由重水电解;(2)由液氢低温精镏。
聚变反应原理
氘核中有两个核子,平均结合能为1.11MeV(1eV≈1.602 189 2×10-19J),每个氘核的自旋状态函数有3个,即+1,0,-1。氘核所带电荷少,彼此间库仑斥力较小,不大的能量就能克服斥力的作用。超高温度时,氘核或与氢原子核互相碰撞,可以发生聚变反应,放出能量,生成平均结合能比氘核大的核,如: D+D→H+T+4MeV,D+D→n+3He+3.3MeVD+T→n+4He+17.6MeV聚变反应堆装置示意图
常温下,氘是一种无色、无味、无毒无害的可燃性气体。它用于核能、可控核聚变反应、氘化光导纤维、氘润滑油、激光器、灯泡、实验研究、半导体材料韧化处理以及核医学,核农业等方面;另外在军事上,它也有一些重要的用途,比如制造氢弹,中子弹和DF激光武器。氢聚变为氦的反应可以有多种形式:
4个1H聚变为一个4He;
2个2H变为一个4He;
2H + 3H = 4He + n
还有其它的形式,上面只是简单的说明,其实聚变过程中还有其它粒子产生。
总之要聚变成4He,至少要有4个核子(质子或中子),因为质子和中子在一定条件下可以互相转化。如果聚变中的核子超过4个了,多余的通常会以中子形式释放出来。
可以仔细研究4He的核质量,以及中子、质子的质量,会发现由两个质子加两个中子组成的4He核,比两个自由质子及两个自由中子质量之和要小,此即质量亏损的来源,核聚变的巨大能量就来源于这个质量之差。
还可以理解为聚变后,每个质子和中子的质量都减小了。正如当一人从高处跳到地面,如果释放的能量通过辐射发散到外太空,可以发现那个人的质量有微小的下降。
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