Question

原子核能反应是什么？

Answer 1

在30年代末期，科学家才明确认识到有两种核反应可以解释太阳的能源。一种是所谓的“碳-氮循环”。它包括6个步骤，周而复始地循环进行。经过一整套六步反应，碳和氮的总量都不变，真正受到损耗的只是氢。好在太阳上氢原子多极了，足够长期维持这种核反应。还有一种是“质子—质子循环”。

仔细考虑一下可以看出，这两套循环的总效果都是使四个氢原子核合成为一个氦原子核。

而碳、氮、重氢等原子核只起触媒的作用。请注意，在这个核反应中质量是有损耗的。一个氢核的质量(原子单位)是1.008，而氦核是4.004，因此每次反应的质量损耗是△m=4×1.008-4.004=0.028。由此可知，每克氢原子转化为氦时释放出能量E=0.007×(3×1010)2=6.3×1011焦耳。于是不难算出太阳辐射的“成本账”：为了维持每秒4×1026焦耳的辐射，太阳每1秒要耗费6.2X1旷吨的氢核“燃料”!需要说明，我们讲的是有这样多的氢核聚变成为氦核，实际损耗的质量只是其中的一小部分，即

6.2×108吨×0.007=4.3×106吨。

即便如此，每秒430万吨的代价确也不小了。但是太阳的家底极为雄厚，总质量达2×10^33克，并且绝大部分是氢。因此太阳上只要有2%的氢转变为氦，”就可释放2.5×1043焦耳的巨额能量。这已经足以使太阳按现在的产能率维持2亿年了。下面要谈到，太阳的寿命是几十亿年。因此我们有根据说，核反应可以充分供应太阳的能源。