核聚变是化学变化吗

【专家解说】：

核聚变反应主要借助氢同位素。核聚变不会产生核裂变所出现的长期和高水平的核辐射，不产生核废料，当然也不产生温室气体，基本不污染环境。那么核聚变是化学变化吗？

　　核聚变是化学变化吗

　　化学反应是指原子核不变的情况下所进行的反应,有新的物质生成。核反应是核裂变,核聚变,是元素内部的原子核的反应,没有新物质的生成,所以应属于物理反应,不属于化学反应。核反应是原子核受到外来粒子的影响发生了裂变或聚变，主要的变化在原子核内，而化学变化主要是核外电子的得失。

　　1. 核聚变反应

　　聚变时则由较轻的原子核聚合成较重的原子核而释出能量。最常见的是由氢的同位素氘和氚聚合成较重的原子核如氦而释出能量。核聚变较之核裂变有两个重大优点。一是地球上蕴藏的核聚变能远比核裂变能丰富得多。据测算，每升海水中含有0.03克氘，所以地球上仅在海水中就有45万亿吨氘。1升海水中所含的氘，经过核聚变可提供相当于300升汽油燃烧后释放出的能量。地球上蕴藏的核聚变能约为蕴藏的可进行核裂变元素所能释出的全部核裂变能的1000万倍，可以说是取之不竭的能源。至于氚，虽然自然界中不存在，但靠中子同锂作用可以产生，而海水中也含有大量锂。

　　2.可控核聚变反应

　　可控核聚变是指人们可以控制核聚变的开启和停止，以及随时可以对核聚变的反应速度进行控制。或者说，最简单地比喻就是，同样是可燃烧物质，火药可以用来做成炸弹，因为只是利用其高能量瞬间爆发的破坏性；同时也可以掺点杂质，做成蜂窝煤，使其可以当做一个煤炉子来缓慢释放能量，想让它烧就烧，想让它灭就灭，秘诀就在蜂窝煤炉子的炉门上。将这个蜂窝煤炉子的燃料换成核燃料，烧上开水，让开水变成蒸汽去推动轮机发电，就成了一个当今的核电站的基本原理雏形了。

　　相比可控核裂变来讲，可控核聚变的优势在于：

　　1.原料易得，核聚变的原料是重水，可以直接从海水中提炼，并且地球中储量极大。

　　2.核聚变的过程及其产物均不会对环境造成污染，亦不会造成核泄漏的危害。

　　那么将这个煤炉子里的燃料从核燃料换成核聚变的原料的最大的麻烦在哪里？

　　就在于其反应条件。核裂变需要的反应条件很弱，天然的铀矿在常温的自然条件下就可以发生衰变。但是相比于核裂变过程来讲，核聚变最麻烦的反应条件就是--需要瞬间上亿度的高温才能引起核聚变反应。而如此高的温度是用传统加热方法所无法达到的。

　　3.核聚变技术原理与应用

　　1954年，苏联制造了一台利用磁约束来控制核聚变的设备，命名为托卡马克（Tokimak）。它采用超导线圈，将会产生相当强烈的螺旋型磁场，将其中的高温等离子体约束住，并与外界尽可能地绝热。这种设计思路在1958年的“和平利用原子能”会议上公开后，各国纷纷仿效，建立起自己的托卡马克装置。1968年，苏联的T－3托克马克获得了远远超过其他设备的性能，更进一步奠定了这种装置广泛使用的基础。

　　目前研究者们关注的主流核聚变技术是氘氚反应。氘可以从海水中提取，而氚也可以很容易地通过用中子和锂金属反应来得到。地球上存在的原材料足够让人们用上数十万年，而它能够产生的超级能量，让其单位成本几乎为零。这样的优势足以让人们对受控核聚变技术投入巨资，而这还不是最理想的核聚变反应方式--就在我们举目所及之处，还有着几乎取之不尽的丰富宝藏：氦3，它不仅可以发电，还可以将人类的足迹印在更远的星体上。

　　氦3是氦气的同素异形体，它是目前最理想的核聚变原料，而月球、土星和火星上的氦3含量高得足以令人雀跃。当氘和氦3聚变反应时，几乎不会产生辐射污染，而释放出的带正电的质子可以直接用来推进宇航器前进。当使用核聚变推进器时，从地球到火星的航程只需三个月时间，将会比传统的推进器快上一倍。

　　受控核聚变技术的成功，将意味着无限能源和太空探索新时代的到来。人类将不再受到能源的束缚，也可以在星际探索的道路上走得更远。而这一切，有望在未来的数十年之内变成现实。