核聚變是另一種能將質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量的過程，是幾個較輕的原子核結(jié)合成一個較重的原子核的過程。
由于原子核間有很強的靜電排斥力，只有在一億攝氏度的超高溫下，輕核才有足夠的能量克服阻力發(fā)生聚變，因此超高溫是發(fā)生核聚變所必需的外部條件，所以核聚變又稱為熱核反應。原子核的靜電斥力與其所帶的電荷成正比，因此原子序數(shù)越小、質(zhì)子數(shù)越少的輕核聚變所需的動能(溫度)就越低。所以只有一些較輕的原子核（例如氫、氘、氚、氦、鋰等）才容易發(fā)生核聚變。最常見的核聚變反應是氘、氚反應生成氦和中子，同時釋放出能量的過程，用反應式表示如下：
氘和氚反應、氘和氘反應是最有希望被人工控制利用的聚變反應。據(jù)測算，每升海水中含有0.03克氘，所以地球上僅在海水中就有45萬億噸氘。氚雖然不會自然形成，但用中子轟擊鋰可產(chǎn)生氚。1升海水中所含的氘，經(jīng)過核聚變可提供相當于300升汽油燃燒后釋放出的能量，可以說是取之不盡。而且核聚變的產(chǎn)物質(zhì)量小，半衰期極短，不產(chǎn)生放射性核廢料，也不產(chǎn)生硫、氮氧化物，是一種極為清潔的能源。從安全的角度看，核聚變不需要中子“點火”，不是鏈式反應，只要不維持高溫高密就立即停止反應?？煽睾司圩兪墙鉀Q未來能源問題的最理想方案!
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