核聚變和核裂變的能量來源（核能發(fā)生的是聚變還是裂變）
有關(guān)核聚變和核裂變反應(yīng)，相信大家都不陌生，簡單地講就是，核聚變就是指我們把一堆輕原子用力“捏”在一起，讓它們變成更重的原子，而核裂變就是指我們用力將重原子“掰開”，讓它分裂成較輕的原子。在我們的印象中，通過以上兩種核反應(yīng)方式都可以獲得巨大的能量，于是就有人提出了一個有趣的問題：核聚變和核裂變都可以獲得能量，能否根據(jù)這個原理造出永動機？
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不得不說這是一個好想法，理論上來講，所有的元素都是可以進(jìn)行核聚變或者核裂變的，那么在可以隨意操控核反應(yīng)的前提下，我們先讓一堆輕原子不停地聚變，并從中獲取能量，等到這些輕原子聚變成重原子了，我們再讓重原子裂變，然后又從中獲取能量……如此反復(fù)，豈不是就是傳說中的永動機了？
然而想法雖然是好的，但是我們卻似乎忽略了一個問題，那就是核聚變和核裂變反應(yīng)所產(chǎn)生的能量，到底是從哪里來的？
我們將組成原子核的質(zhì)子、中子、反質(zhì)子、反中子統(tǒng)稱為“核子”，很顯然，一個原子核擁有的核子數(shù)越多，它的質(zhì)量就越大。需要指出的是，原子核的質(zhì)量并不與其核子數(shù)成正比，研究表明，不同元素的原子核，其核子的平均質(zhì)量都是不一樣的，如下圖所示（圖中橫軸為原子序數(shù)，縱軸為核子的平均質(zhì)量）。
從上圖中我們可以看到，在各種元素中，鐵元素（Fe）的原子核的平均核子質(zhì)量是最輕的，這就意味著原子序數(shù)低于鐵元素的原子核，在聚變成更重的原子核的時候，是會損失質(zhì)量的，相應(yīng)的，原子序數(shù)高于鐵元素的原子核，在裂變成更輕的原子核的時候，也是會損失質(zhì)量的。
早在100多年前，偉大的物理學(xué)家愛因斯坦就已經(jīng)指出，質(zhì)量和能量是物質(zhì)的不同屬性，而且在它們之間還存在著明確的當(dāng)量關(guān)系，并給出了著名的質(zhì)能方程式（E=MC^2 ）。因此就可以得出一個結(jié)論，即：核聚變和核裂變反應(yīng)所產(chǎn)生的能量，其實就來自于核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損。
有了以上的認(rèn)識，我們就可以清楚地看到，即使我們可以精準(zhǔn)地操控物質(zhì)的核反應(yīng)，不停地讓比鐵輕的元素發(fā)生核聚變，又不停地讓比鐵重的元素發(fā)生核裂變，也不可能得到永恒的能量，這是因為物質(zhì)的質(zhì)量會不斷地減少。
除此之外，在這個過程中，還會不可避免地出現(xiàn)鐵元素，而由于鐵元素的平均核子質(zhì)量是最輕的，不管是讓它發(fā)生核裂變還是核聚變，都需要輸入額外的能量，因此我們是不可能通過這類核反應(yīng)的方式在鐵元素上獲得能量的。
話又說回來，在宇宙所有的物質(zhì)中，氫和氦這兩種輕元素的質(zhì)量就占了差不多98%，如果有一天我們?nèi)祟愓娴目梢噪S意操控核反應(yīng)（哪怕是最簡單的氫核聚變反應(yīng)），那么我們也可以得到多得難以想象的能量，從而讓我們的文明等級得到迅速地提升。
正因為如此，全世界的人們都對可控核聚變充滿了希望，并為此投入大量的人力、物力，致力于攀登這座人類科技的巔峰。值得一提的是，在可控核聚變的領(lǐng)域，我們中國在世界上是處于領(lǐng)先地位的，我國新一代可控核聚變研究裝置——“中國環(huán)流器二號M”(HL-2M 托卡馬克）將在2020年投入相關(guān)實驗的運行，據(jù)悉該裝置采用了非常先進(jìn)的結(jié)構(gòu)和控制方式，將有望產(chǎn)生超過2億攝氏度的溫度（太陽核心的溫度約為1500萬攝氏度）。
