当你听到核能这个词时，首先想到的是什么？大规模杀伤性武器？物理学中有关原子核及其组成的部分？核能产生大量的能量？我们生活在一个科技快速发展的时代。无论各种各样的替代能源，似乎总是满足不了人类生产生活的需求。我们就从核能发电的方法开始谈今天的话题。

世界上超过70%的电力是通过汽轮机发电的。这种方法涉及到蒸汽，它带动附在发电机上的涡轮机发电。

我们可以用各种方法加热水来产生蒸汽，而蒸汽反过来又推动连接在交流发电机上的涡轮机来发电。以年为例，煤炭发电量最高，为千兆瓦时(GWh)，位居榜首。煤炭是驱动涡轮机发电的最常见的热源。其他资源包括地热、天然气、核能等。

在核电站中，核反应堆内部的受控反应产生的热量足以加热水产生蒸汽。然后蒸汽驱动涡轮机后再通过冷凝器，冷凝器将蒸汽转化为水，整个过程重复进行。

核裂变

反应堆内部的反应被称为核裂变。核裂变是指铀等可裂变元素在核反应堆中发生反应时释放的能量。

在核裂变过程中，铀吸收中子，使其原子核不稳定。这种不稳定性导致它分裂成两个新的原子，释放能量，并在这个过程中释放更多的中子。

这个反应释放出了大量的能量。注意铀的同位素铀(另一种可裂变同位素是钚)只需要一个中子，但由此产生的反应释放出了3个中子。因为它能支持连锁反应，这意味着随着核聚变的发展，会有更多的中子被释放。

你可以用爱因斯坦方程计算释放的能量，E=mc，E=释放的能量，m=质量，c=光速。回想一下光速是每秒，，米(大约3.00×10∧8m/s)。很小的质量就能释放巨大的能量

核聚变

核聚变涉及两个或多个原子核之间的碰撞，而不是裂变分裂，从而一起形成或融合一种新的原子核，如氢聚变为氦，也能产生大量的能量。当氢的低质量同位素，通常是氚和氘，在极端温度和压力下结合时，就会发生聚变。

这两种同位素的原子在聚变下反应，产生巨大的能量。在自然界中，太阳内部就发生着核聚变产生大量的能量。

太阳是一颗主序列恒星，因此通过氢原子核核聚变成氦来产生能量。在其核心，太阳每秒燃烧6.2亿吨氢。

较轻元素(如氢原子)的聚变比较重元素(通常是铀或钚)的分裂(裂变)产生更多的能量。这种低能量的产生是因为铀或钚的分裂产生的质量很小，而转化后产生的能量更小。氢的聚变会损失更多的质量，从而导致更大规模的能量释放。

氢原子核发生反应，迫使原子核聚变。从方程式中，两个氢同位素结合产生氦，并释放出相应的能量。

氘被称为重氢或氢-2，它有一个中子和一个质子。氚，符号T或H叫做氢-3。它有2个中子和1个质子。氦原子的重量小于两个氢原子的重量之和。然后，用爱因斯坦能量方程E=mc∧2将物质损失的质量转化为巨大的能量

铀/钚之间的裂变反应提供了很小的质量损失，因此能量释放很小。另一方面，氢原子的融合会导致更多的物质损失，从而释放更多的能量。

为什么是核裂变？

问题是，如果上述情况下的核聚变反应产生更多的能量释放，为什么核电站仍然使用产生能量较少的核裂变？

核聚变比裂变更有效地利用燃料。燃料氘是氢的一种同位素，它是从大量的天然水中分离出的天然重水。另一方面，用于核裂变的钚不是一种自然存在的元素。如果你想要使用，就必须制造它，而铀的制造也同样昂贵。

但是为什么我们不运行核聚变反应堆呢？

聚变反应需要极高的能量。在裂变中，我们所需要的就是用中子轰击原子核，然后就会发生大量的连锁反应。相反聚变并不容易发生，因为它需要两个带正电荷的原子核聚在一起，在没有电子的情况下，正电荷相互排斥，所以我们就需要提供更大的能量。

类似于托克马克实验装置的输入功率为50兆瓦，输出功率为兆瓦。核心温度为1.5亿摄氏度，是太阳核心温度的10倍。这台机器重吨。位于法国的国际热核实验堆（ITER）是日本、韩国、俄罗斯、中国、欧洲原子能和美国等多个国家和合作伙伴的合作项目。截至年，该项目已耗资多亿欧元。