五金156484101

核聚变是两个或更多个较轻的原子核融合成一个更重原子核的过程，是在特别的高压高温下才能进行的一种原子级别的物理变化。

在核聚变过程中，会有大量的中子和电子在原子核的碰撞中逃离束缚，从而释放出巨大的能量，是能量控制和使用的更高层次。

核聚变有不可控核聚变和可控核聚变，现在人类已经能够制造和掌握不可控核聚变的应用，比如氢弹。氢弹就是核聚变的瞬间释放，释放完了就完了，不具有可持续性缓慢释放以使人类得到更充分利用的能量。

可控核聚变就是让这种聚变在约束机制下，缓慢持续的释放能量，这样才能用于发电和驱动，造福人类。所以，要使核聚变这个能源真正发挥巨大作用，就要把它约束起来，让它按照人类的要求持续缓慢的释放。

核聚变的条件要求很高，需要巨大压力或者很高温度。在地球上无法取得像太阳中心那么巨大的压力，只能制造高温。这个高温就是要达到1亿度以上。

这么高的温度用什么容器来盛装呢？也就是说怎么来约束呢？经过研究，有几种核聚变的约束方式，概括起来就是：重力场约束、惯性约束、磁约束。

人类现在正在研究可控核聚变的利用，并且已经取得了长足的进展，但距离真正商业化运行还有很大距离。

现在科学界进行可控核聚变的实验装置，采取的主要是磁约束，采用的设施一般使用托卡马克、仿星器、磁镜、反向场、球环形等等装置。目前能够达到的核聚变可控放电时间最高纪录才100多秒钟。

太阳是银河系里的一颗普通恒星，和所有恒星一样，其核心区每时每刻都在发生着剧烈的核聚变。这种核聚变实际上是受控核聚变。

正是这个核聚变释放的巨大能量，才维持着太阳不断的散发出巨大的光和热，洒向太阳系的广袤太空中，我们地球也得到了这些光和热的22亿分之一。

可是太阳怎么没有像氢弹一样的发生爆炸，一下子就毁灭了呢？这是因为太阳的核聚变是在引力约束下进行的，实质上它是可控核聚变。这个核聚变的可控性设置为100亿年，现在已经进行了约50亿年，还有50亿年其中心核聚变所需的燃料就会燃烧殆尽，不足以维持核聚变继续进行，太阳就面临着寿终正寝。

太阳中心压力有3000亿个大气压，温度达到1500万摄氏度。所以引发太阳中心核聚变得不是温度，而是压力。这个压力就是太阳核聚变的约束力，太阳的这种核聚变实际上是重力场约束下进行的核聚变，也是引力约束核聚变。

太阳的引力形成的巨大压力（重力场）与核聚变形成的膨胀力张力形成了一个平衡状态，使太阳的核聚变能量得以长时期缓慢的释放。

在太阳3000亿个大气压的高压下，太阳核心的氢原子电子被驱离了，成了自由电子，氢原子核发生了碰撞核融合，形成了4个氢核融合为1个氦核的核聚变反应，每秒钟有6亿吨的氢转化为5.96亿吨的氦，其逃逸的电子中子释放出了400万吨物质的巨大能量，每秒钟以光和热的形式释放出3.8×10^26 J，相当于28600亿亿兆瓦的能量。

地球每秒钟可以接收到太阳能量为1.740×10^17J，约相当于4000万吨TNT炸药的威力，也就是每秒钟爆炸约3000多颗广岛原子弹的能量，或1000万座三峡大坝的发电量。

太阳的直径有139.2万公里，这个巨大的球在巨大的自身引力作用下，有着向中心不断坍缩的巨大引力压力或重力，核聚变产生了巨大的膨胀张力，抵消了太阳向心的引力重力压力，维持了一种平衡状态。这种状态就是恒星的主序星阶段，像太阳这样质量的黄矮星主序星寿命有100亿年。

在太阳100亿年寿命中，太阳中心核聚变都是在这种重力场约束状态下进行的，这种平衡会在重力和膨胀力的交替互抵中取得。

当引力加大时，核心的密度和温度增高，加快核子碰撞速率，从而增加整体核聚变反应速率，导致膨胀力加大，抵御住了太阳重力压力；当中心膨胀过快，密度温度下降，核子碰撞概率和速率减小，核反应速率降低，重力又呈现出挤压核心状态，促使它的反应加剧加快。如此循环往复，取得平衡。这个平衡的结果就是每秒钟大致消耗3.7×10^38个氢原子核，这种最优速率将还要维持50亿年。

当中心的氢燃烧殆尽后，再也没有核聚变的膨胀力抵消太阳巨大的重力压力，平衡被打破，坍缩的趋势形成，太阳最终在巨大的重力作用下压缩为一个致密的只有地球大小的白矮星。而其外围剩余大量的氢氦等元素，由于中心引力不足膨胀为一个红巨星，渐渐消散到太空，成为新的次生星云。

这就是太阳核聚变的原理以及太阳最终的归宿。当然地球随着太阳的毁灭，也会终结，这个终结方式有多种，不在本文讨论之列。人类的命运在这个时候之前早就决定了，要么在距今10亿年内灭亡了，要么早就离开太阳系了。

时空通讯观点，欢迎讨论点评。

时空通讯

答：这是因为太阳可不像我们人类所造的原子弹，原子弹可以瞬间崩完是因为原子弹的质量小。而太阳那么大，上面有丰富的核聚变燃料，足够太阳燃烧很长一段时间。

我们太阳之所以可以燃烧100亿年之久，还有一个原因就是我们的太阳是一颗质量比较小的恒星，质量越小，相对的引力就会越小。由于太阳的引力，不足以把太阳中心的粒子完全相互挤在一起，大量的发生核聚变。所以太阳才不会一下子崩完，而是仅仅释放热量，地球才有了足够长的时间孕育生命。

大质量的恒星燃烧速度会比质量小的恒星燃烧更快一点。原因在于，质量大的恒星有足够大的引力，使自身中心发生的核聚变加速。因此大质量的燃烧很快，所释放的能量相比太阳来说也是巨大的。

太阳发生的核聚变是在其太阳中心完成的，因此当太阳中心核聚变的同时，需要释放巨大的能量，这些释放的能量会产生像外的一种涨力，而恰恰相反的是太阳的引力则会产生向内部的一种吸力，所以太阳核聚变的时候，只能保持膨胀，而不能像炸弹一样崩出来。

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时间史

核聚变，条件是非常苛刻的，必须要在极端环境下才能进行。像地球进行氢弹爆破（核聚变），首先需要使用小型核裂变原子弹创造引爆条件，先将温度瞬间升温到一亿度的高温，这时候，有了聚变条件，才会发生核聚变。

太阳的燃烧属于核聚变，但是这种核聚变的反应区域是在太阳的中心内部进行，太阳集中了太阳系百分之九十九点八的质量。在巨大的质量下，中心的压力和温度都是相当恐怖的。小到我们地球，在压力下内部温度都有6000多度。太阳中心内部压力为地球标准气压的3300亿倍，而内部温度高达1500万到2000多万度之间。你或许会疑惑，既然1500万到2000万之间的温度就能核聚变，为何引爆氢弹要上亿度高温？一句话，人工核聚变，无法制造这么高的压力，只能提高温度弥补不足。

所以，核聚变苛刻的条件只能在太阳内部进行，不是说整个太阳都在核聚变。至于说的为何不一下聚变完，事实上就是因为它永远没有这种条件，一瞬间聚变，你得保证整个太阳连同表面都具有核聚变条件。但这是不可能的。你想想，真是这种，让表面也具有如此高温度和高压力，条件要从何而来？

据悉，太阳每秒因核聚变大约要消耗400万吨的物质，但是这点物质对于太阳而言，基本可以忽略，太阳现目前燃烧了大约45亿年，以这种消耗速度，还可以稳定燃烧50亿年。那么问题又来了，不说一下燃烧完么，怎么这么耐得住耗。

这就扯到太阳自身重力和能量释放平衡，巨大的质量在万有引力下向中心挤压，势必造成核聚变，核聚变会释放巨大的能量来抵抗物质的压力，就像小时候玩鞭炮，你把鞭炮用什么罩住，鞭炮爆炸释放的能量会把罩着的东西炸飞，这也属于重力抵消。

虽然一个是化学反应，一个是核反应，但是能量释放抵消重力是一个道理。对于太阳质量，它只需要400万吨每秒物质释放的能量就能够处于压力与能量释放平衡点。能量释放大小取决压力，而压力大小也速决于能量释放的多少。

二者关系是正比例关系，压力大，自然核聚变就猛烈，反之，压力小，核聚变就随之减弱，因为二者之间存在必然关系，比如太阳，质量产生压力温度就那么大点，你怎么让它剧烈的核聚变，这说不过去。像宇宙中大质量恒星，质量越大，代表中心压力温度越极端，自然核聚变就非常的猛烈，有的大质量恒星，寿命只有几百万年。像红矮星这些次恒星，质量很小，内部压力温度也小，核聚变就很微弱，有些可以达到上亿年的寿命。

豆丁科学

太阳的质量也就导致了太阳本身核聚变的剧烈程度，质量越大的恒星内部核聚变反应往往越剧烈，只有几千万年甚至几百万年想寿命，而质量最小的红矮星因为内部核聚变反应缓慢，寿命可达上千亿年。

我们人类手里的氢弹其实也不是瞬间爆炸的，氢弹爆炸之前也是要“走程序”的，只不过人类的感官太迟钝，所以对人类来说氢弹爆炸就是一瞬间的事，而太阳内部核聚变的巨大能量和太阳的引力方向相反，如此一来太阳的核反应就变成了一个稳定状态，这种稳定状态可以持续100亿年左右，100亿年后太阳就会因为内部核聚变燃料的耗尽而打破平衡，太阳就会膨胀成一颗红巨星，等红巨星内部的核聚变反应结束后太阳就会爆炸，爆炸之后的核心会变成一个白矮星。

太阳其实可以被称作一个不太完善的可控核聚变反应堆，我们人类目前最需要的就是可控核聚变技术，就是用持续的超高温和超高压将氢弹的不可控变为可控，如此一来人类就相当于制造了一个人“小太阳”

可控核聚变的巨大能量将会让人类从此免受能源短缺之苦，从此地球上最不需要节约的就是能源了。

宇宙探索未解之迷

现在我们都知道，太阳能量的释放和氢弹的爆炸的原理是相同的，都是氢元素的核聚变反应。然而，人类制造的氢弹的核聚变反应是瞬间就爆炸反应完了。太阳则不是，已经持续进行了45.7亿年的时间了。为什么太阳当中的核聚变会连续不断的进行下去呢？我觉得主要是因为太阳的质量太大了。

人类历史上最大的一次氢弹核爆炸是前苏联的“大伊万”重26吨，爆炸产生的蘑菇云高达70公里。人类发明的氢弹和太阳比起来，那才多大点的聚变反应，太微不足道了。太阳的质量1.989×10³º千克，是地球的33万倍。太阳的主要成分就是氢弹的主要原料——氢元素。

太阳上的氢元素并不是全部同时参与核聚变反应的。太阳的核聚变反应发生在太阳的内部的和反应区。这个位置位于太阳的中心到0.25个太阳半径范围内。这里的温度高达1500万℃，压力相当于3000亿个大气压。这里的氢元素在高温高压的作用下，发生核聚变反应，释放出巨大的能量。太阳内部每秒钟有6亿吨的氢核聚变为5.96亿吨氦，释放出了相当于400万吨的氢的能量。但是太阳每秒钟损失的质量和太阳总质量比起来，不值得一提。

这就好比一个亿万富翁，他每天只拿出万儿八千的钱来花销，这只是他总财产的九牛一毛，怎么会能让他在短时间内破产呢？太阳目前就处于这种稳定的消耗时期。每天只损失极小一部分的质量，对于庞大的质量来说微不足道的，不可能像氢弹那样瞬间崩塌。

科学家预计，太阳的这种状态至少还会持续50亿年的时间。但是预计在65亿年后，太阳耗尽了核聚变的燃料氢，就会像题主说的那样瞬间崩完了。

我就是兔斯基

可能好多人都有这个疑问，例如为什么氢弹就可以一瞬间爆炸完（核聚变结束），而太阳却可以发光发热（核聚变）100亿年。主要就是以下几个原因：

核聚变并没有我们想象中像点燃一根爆竹一样那么轻松；太阳的核燃料确实非常充足，但是又没有过度充足，可能有人不理解过度充足等下说；核聚变的时候有一种负反馈调节机制。

核聚变的发生条件极其苛刻，要想让带正电的原子核融合到一起，需要极高的温度热运动提高碰撞几率。极大的压力是两个原子核可以到融合的距离。恰好太阳巨大的引力塌陷作用，给核聚变提供了条件。但是过大的质量就会加剧核聚变的速度，所以质量越大的恒星寿命越短。

即使是这样核聚变也仅是发生在太阳内核处，出了这个范围条件就达不到核计划的要求了。内核处受塌陷压力反应速度变快，导致热压升高，内核处就会膨胀。膨胀的结果会导致内核处核聚变速度下降，下降后热压自然变小，内核处就会收缩。所以太阳内核处核聚变就是一个你来我往的过程，就像一呼一吸的喘气平稳进行。

所以太阳内核聚变并不会一瞬间完成。

科学黑洞

首先要明白，太阳为何能坚持50亿年时间持续发光发热，而且还会继续燃烧50亿年？

平衡！

因为两种力量的平衡，向内与向外的力量的平衡让太阳能够成为“太阳”！

向内的力量是什么？大家都知道，万有引力！太阳巨大的质量产生了恐怖的引力，这种引力让太阳所有物质都向内聚集，由此产生了巨大的压力和超高的温度，而且越是向内，温度就相对越高！

与此同时，正是因为内部的压力温度很高，让内核的氢开始聚变（各种温度高达1500万摄氏度），而正是因为聚变的能量产生了向外的巨大推力，这种向外的推力和向内的万有引力取得了一种平衡，所以太阳才不会瞬间崩塌，也不会一直向内塌陷！

而太阳核聚变并不是在每个地方都发生，事实上只有太阳核心在发生着聚变，因为那里的条件达到了核聚变的条件，而其他地方不具备核聚变的条件！

而我们每天接受到的太阳光，也是从太阳核心产生的，事实上是数十万年前产生的太阳光，因为核心聚变产生的能量要冲破重重阻碍才能成功到达太阳表面，然后8分钟后来到地球！

宇宙探索

要知道这个原因，首先要理解什么是核聚变？

核聚变指由质量小的原子，在极高的温度和压力下，核外电子摆脱原子核的束缚，让两个原子核能够互相吸引而碰撞到一起，发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子核，其中，中子虽然质量比较大，但是由于中子不带电，因此也能够在这个碰撞过程中逃离原子核的束缚而释放出来，大量电子和中子的释放所表现出来的就是巨大的能量释放。这就是核聚变。

那么对于太阳本身来说，它自身的质量极大，造成了自身内部核心温度高达1500万度，压力相当于3000亿个大气压，因此太阳随时都在进行着四个氢核聚变成一个氦核的热核反应，这就是核聚变。但是为什么太阳没有瞬间崩发完呢？这主要是因为氢原子的撞击是具有随机性的，只有撞击力超过界限值，最终聚合成氦，才能够完成反应并释放出能量。同时，由于太阳质量极大，虽然每秒钟有质量为6亿吨的氢经过热核聚变反应为5.96亿吨的氦，并释放出相当于400万吨氢的能量，但这损失的质量与太阳的总质量相比，却是不值一提的。

因此，这种反应才能够长期进行下去。

冬阳新知

首先我们得理解核聚变的反应机制。

核聚变简单来说是原子量较小的原子核，通过原子核之间的碰撞而互相聚合在一起成为原子量较大原子核的反应。这个过程中，不像裂变只需引入中子就可以让原子核发生分裂，聚变时原子核要克服核之间强大的电荷斥力，才能碰撞到一起，否则就会和斥力极强的同极性磁铁一般，根无法靠近。

了解原子核构造的同学应该知道，氢有几种同位素，具有越多中子的氢同位素越容易发生核聚变，那是因为带有中子的氢同位素原子核体积比只有一个质子的原子核大得多，这样核之间的斥力就能以平方倍的方式减小，从而让原子核更容易发生碰撞。

为了克服原子核之间的斥力，核聚变必须在极高的温度和压力之下，使得氢原子的电子脱离原子核的束缚，让氢成为离子态，进而使原子核增加碰撞的几率，生成新的原子核，这个过程中因为新核与旧核相比，质量发生了损失而放出巨大的能量，其计算公式就是爱因斯坦的质能方程：E=MC^2

（人工）核聚变机制

当然，上述氢同位素核聚变的过程是仅对于人造核聚变反应来说的，那是因为人类要制造高温高压环境特别困难。

而对于太阳这样的恒星来说，高温高压是与生俱来的品质。恒星一般是由数量极多的氢原子（星云）通过之间的万用引力慢慢聚集起来的星体。恒星在氢原子聚集过程中，原子间的摩擦越来越剧烈，其温度越来越高，而因为它们的聚集体积进一步缩小，互相之间的万有引力也越来越大，其内部的温度与压力也越来越大。这种高温高压足以支持质子（即没有中子的氢原子）的碰撞核聚变。

上帝之眼星云

当恒星内部核聚变产生的热量刚好抵抗恒星自身万有引力对内部物质的聚集作用时，恒星就达到了一种动态平衡，它就能稳定的向外释放光热。

但是，如果恒星的质量非常巨大时，其抵抗万用引力的热量也要更多，其内部发生的核聚变的速度就要更快，否则，恒星就要坍缩成体积更小的中子星或黑洞，或者发生剧烈的爆炸成为超新星才行。因此，恒星的质量越大，其寿命反而越短。

太阳和恒星一样，通过内部核聚变来抵抗万用引力对自身的作用而发光发热，而其每秒6亿吨氢核聚变与其质量比较起来就如九十牛之一毛。

超新星爆发

我家有个熊孩子

核聚变反应堆主体是用一种球形磁场来约束的，而不是直接将反应核心与普通物质直接接触。现在，科学家普遍研究的是一种叫做“托卡马克”的装置，它在物理学上又称做“磁线圈圆环室”，是一个由封闭磁场组成的“容器”，依靠超导电流产生的强大磁场产生高温。 对于这样的高温来说，装置的耐热性几乎无关紧要，最要紧的是磁约束的可靠性。 应当指出，磁场也是物质。

關鍵字: 核聚变 原子核 能量