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太陽內部發生的核聚變,與核武器發生的核聚變,兩者為何不同?

引言:太陽內部發生的是核聚變反應,核武器內部進行也是核聚變反應,兩者的持續時間為何差別巨大?科學家:因為有極高溫與極高壓「擁抱」著太陽。

說到威力巨大的武器,有人會想到狙擊步槍,有人會想到飛行炮艇,有人會想到空頭彈。雖然它們的殺傷力及破壞力都很大,但與核武器相比,還是略遜一籌。核武器是公認的殺傷力極大的武器,美國僅用兩顆原子彈便將日本廣島與長崎夷為平地。由於核武器殺傷力過大,從和平與安全的角度考慮,聯合國一直反對各國研製或使用核武器,核武器一旦被用於戰爭,後果不堪設想,一國或因此覆滅。

觀察過核爆炸視頻的朋友或許會發現,核武器同時也是一種爆發力極強的武器,它能瞬間迸發出巨大能量。爆炸瞬間過後,核武器爆破威力逐漸減少,但它所留下的核輻射仍會給爆炸區域帶來一系列後延性傷害。據新聞報道,切爾諾貝利核電站爆炸後,15年內因核輻射喪命的人超6萬。

說到這,部分朋友或許會好奇,核爆為什麼是一瞬間完成的?它為何不是緩慢發生的呢?這與核武器內部所進行的反應有很大關係。了解過核武器製造原理或核爆過程的朋友或許清楚,被引爆時,核武器內部進行的是劇烈的核聚變反應。

參與核聚變反應的主要是氫的同位素,此反應需在高溫條件下進行。在高溫狀況下,氫元素內部的原子核會不斷碰撞與聚合,最後生成質量較大的原子核並釋放大量能量。此反應最大的優點是,反應過後不會產生核廢料。但是,它會產生持續時間長、波及範圍廣的核輻射。

既然核聚變反應是短暫而又劇烈的,那麼為什麼太陽內部的核聚變反應是緩慢而又持久的呢?據科學家估測,太陽的壽命約為100億年,如今已過去約50億年,正處中年的太陽還能持續燃燒約50億年。從時間跨度來看,太陽內部進行的無疑是持久性化學反應,與核武器內部所進行的核聚變反應有較大差別。

對此,科學家解釋到,太陽是一顆能自主發光發熱的恆星,而且其內部發生的反應是自發進行的。它能「熊熊燃燒」百億年,主要與以下兩方面因素有關。首先,太陽內部儲有巨量氫元素,它擁有充足反應原料。而地球內的核武器,其內部反應原料有限,燃料耗盡之時便是反應停止之時。

其次,最重要的,太陽表面溫度比地球上的高很多,其壓強亦比地球上的大許多。太陽表面溫度高達6000攝氏度,太陽內部壓強約是3000億個地球標準大氣壓,如此環境十分利於核聚變反應的進行。太陽同時兼具充足燃料及有利環境,自然能反應足夠長時間。

弄清太陽持續「燃燒」的原因後,有人或會猜想,人類是否能根據太陽特性來研製可控型核反應堆呢?科學家表示困難重重。很早之前,便有科學家提出這一設想,希望能通過人為努力來延長核武器的反應時間,但經過多次嘗試,科研團隊最終只成功延時幾秒。

過後,科研團隊主要負責人表示,準備與提供參與反應的燃料並不困難,困難的是製造高溫高壓的環境。地球溫度及大氣壓與太陽的相差太多,僅通過人為努力,我們極難製造出媲美太陽的核反應堆。若非要研製如此強大的反應堆,估計要改造地球才有希望。說到這,你是否已明白,同是核聚變反應,為何太陽內部的核聚變反應可持續較長時間?

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