核聚变反应方程式

核聚变反应方程式 如果核装置改用氦3作燃料，能否实现可控核聚变？

核聚变反应是这个宇宙最常见的释放能量的方式，太阳和所有的恒星都是用这种方式释放着光和热。

人类也用这种方式制造出威力巨大的氢d。

核聚变反应威力是巨大的，在太阳核心中进行的核聚变反应，每秒中能释放出相当于9.2×10∧16吨TNT炸药释放的能量，相当于18.4亿颗人类制造的威力最大的氢d“沙皇”同时爆炸。

如何让核聚变反应成为人类可以控制可靠能源，一直是科学家们想做到的。

核聚变反应需要极高的温度和压力才能达成。

氢d就是利用一颗小型原子d的爆炸产生的高温、高压使得氘和氚发生核聚变反应的。

图：氢d结构示意图然而，氘和氚的核聚变反应需求的条件是最低的，所以，人类目前在做的第一代核聚变反应堆使用的核聚变材料是氘和氚。

氘在海水中的含量比较丰富，足够人类按目前的能源需求量使用上百亿年。

氚的半衰期比较短，只有12.43年，也就是说，每过12.43年它就会有一半衰变成氦3，所以自然界中储量极其稀少。

但可以通过中子轰击锂人工合成。

目前合成的成本很高，每克高达数万美元，主要用于军事目的。

氦3也是一种核聚变材料，它进行核聚变反应不会产生危险的自由中子，不会产生核辐射。

使用它作为核聚变材料的反应堆可以不用厚重的防护层，可以实现小型化。

但是它发生核聚变反应的条件比氘-氚核聚变高，是目前还不能做到的。

即便是氘-氚核聚变都还没有实现。

氦3在地球上的储存量极其稀少，但在月球上储量估计达到了上百万吨。

这也是人类探索月球、建立月球基地的动力之一。

我们都知道现在人类所能制造的热核反应，也就是核聚变，基本上都是使用氢的同位素——氘和氚的化合物。

也许有人听说月球上氦3的储量丰度，而氦3又是热核反应的优质原料，因此感觉如果托卡马克装置改用氦3作燃料，应该可以成功。

其实这种说法是错误的。

氦3确实是一种优质的核燃料，但它的优越性在于热核反应发生之后不产生中子，只有质子产生，因此这个反应不会产生辐射物质，十分安全。

这样，不需要巨大的安全保护装置，核反应堆就能够做的很小了。

在一些小型化需求比较厉害的地方，氦3的优越性无法比拟。

但优势似乎也仅限于此了。

氦3发生热核反应所需的条件比氘氚要严苛的多的多。

在目前的托卡马克装置中，只需要几千万度，就能够实现氘氚的核聚变，但氦3参与的核聚变需要上亿度！这还不算，单纯氦3发生热核反应据说需要数十亿度！这个条件在我们目前的认知中是不可能长期稳定达到的。

所以，现在世界上所有的研究热核反应的装置都是使用氘氚作原料，毕竟这个反应需要的温度是最低的，条件也是最不苛刻的。

如果把氦3放进我们现在的热核反应装置中，那不说可控了，反应本身就无法进行。