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氢不是最小的分子吗？为什么聚变不是用氢，而是用氘氚？

质子,核聚变,中子氢不是最小的分子吗？为什么聚变不是用氢，而是用氘氚？

发布时间：2016-12-08加入收藏来源：互联网点击：

氢不是最小的分子吗？为什么聚变不是用氢，而是用氘氚？

回答于 2019-09-11 08:43:50

回答于 2019-09-11 08:43:50

在自然界中，氢有三种同位素，分别是原子核中没有中子的氕，原子核中有一个中子的氘（重氢），原子核中有两个中子的氚（超重氢）。其中氕的丰度最高，达到了99.98%。在宇宙中，恒星的发光原理是氕的核聚变反应，结果产生氦-4。而在人工核聚变中，使用的核聚变原料才是氘和氚。那么，为什么人类不使用丰度最高的氕来进行核聚变反应呢？

原因就在于氕的核聚变反应很难进行，而氘和氚较为容易发生核聚变反应。氕原子核就是质子，它们带正电荷，这意味着它们会互相排斥。氕的核聚变反应是分步进行的，没有不带电荷的中子存在，质子很难结合在一起形成没有束缚态的双质子（氦-2）。就算质子结合在一起形成双质子，它还需要经历β+衰变产生氘、正电子和中微子，这样才能进行接下来的核聚变反应，但发生β+衰变的概率极低。

β+衰变

只有在像太阳这样恒星的核心区域，大量的氕原子核在极端温度和压力下才能更容易地发生核聚变反应。但即便如此，一个氕原子核真正完成一系列的核聚变反应仍然相当不容易，这个时间需要持续长达10亿年。人类还无法实现维持氕核聚变反应的极端条件，所以这种过程现在只发生在恒星内部。

相比之下，由于氘和氚原子核中存在电中性的中子，它们更容易结合成有束缚态的氦-5。然后，氦-5又会衰变成氦-4和中子，这样核聚变反应更容易进行下去。因此，目前的人工核聚变都是采用氘和氚。但现在人类还无法控制这种核聚变反应，诸如氢弹爆炸都是不可控的。如果未来可控核聚变被攻克了，将能解决能源问题。

此外，有答主称，氘和氚核聚变释放出的能量高于氕核聚变，这是不对的，看看它们的比结合能就知道了：

氕的比结合能比氘和氚都要小，所以核聚变所能产生的能量更高。氕核聚变反应的终点不是氘，而是氦-4，质子-质子链式反应可以释放出相当巨大的能量。

回答于 2019-09-11 08:43:50

谢谢邀请。如果人类技术可以达到氕进行核聚变的条件，那么氕会是很好的选择。

氢有三种同位素—氕、氘、氚

大多数所说的氢多指氕，核内一个质子无中子，丰度99.98%；氘又叫重氢核内一个质子一个中子；氚又叫超重氢核内一个质子一个中子。自然界中以氕含量为主，含有极微量的氘，氚多被在核反应中发现。

氕含量极丰，聚变反应为什么不用氕？

太阳（恒星）在持续的发光发热，它的能量来源就是核聚变。在极高的温度和压力下氕进行核聚变。人类为什么无法用氕进行核聚变，主要原因就是氕聚变反应条件极高，人为控制核聚变条件尚无法满足。氘和氚相对容易实现核聚变，如以下反应可连续进行。

而氕的核聚变反应想要连续进行，中间的过程控制人类无法达到，相对条件较高。

虽然氕的自然含量丰富，但人类尚无法实现应用它进行核聚变。我们现在对核聚变的应用尚处在不可控阶段，如氢弹的爆炸。期待着有一天可以实现核聚变的可控，解决能源危机。

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以上是我的答案，欢迎关注点评，祝好。

回答于 2019-09-11 08:43:50

氢分子不是最小的分子，还有一种特殊的分子为单原子分子，比如氦气就是由单个氦原子构成的。氦原子或氦分子就是同一个东西，而氢分子可是两个氢原子构成的，所以氦分子比氢分子要小。

严格来说，氕氘氚都是氢，只不过为了区分这三种氢的同位素才这样命名的。大家通常所说的氢，大多数情况下就是氕，因为氢中大约99.985%的氕，所以提取氘和氚才那么难，因为丰度太低了。
核聚变就要考虑难易程度了，使用氕原子也可以实现核聚变，但是需要的聚变控制条件比较高，人类只好选择氘和氚，虽然这样也很难实现。氘氚核聚变的缺点是会产生高能中子，容易破坏核设施的材料。使用其它核聚变燃料时，可以选择氘和氦3反应、氦3和氦3反应，不过就和此题没太多联系，就不展开了。

可控核聚变比可控核裂变难多了，侣意还是很期待未来的。

回答于 2019-09-11 08:43:50

氢不是最小的分子，氢是一种最基本的元素，原子核包含一个质子，氘氚是氢的同位素，也叫重氢，氘原子核包含一个质子一个中子，氚原子核包含一个质子二个中子。

恒星在主序星阶段，聚变反应主要是在恒星核心中，质子和质子链式反应的过程，具体来说是氢元素聚变为氦元素的过程，氦核由二个质子和两个中子组成，因此，一般情况下，包含一个质子的氢容易首先聚合成氘（重氢），然后两氘核聚合成氦或氘和氚聚变成氦的同位素，而不是四个含单个质子的氢直接聚变成氦。


回答于 2019-09-11 08:43:50

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