核聚变原理 核聚变和核裂变都能获得能量，能否根据这个原理造出“永动机”？

相信大家都很熟悉核聚变和裂变反应。简单来说，核聚变就是我们把一堆轻原子捏在一起，变成更重的原子，而核裂变就是我们把重原子拆开，分裂成更轻的原子。在我们的印象中，巨大的能量可以通过上述两种核反应模式获得，于是有人提出了一个有趣的问题:核聚变和核裂变都可以获得能量，能否按照这个原理建造永动机？

不得不说这是个好主意。理论上讲，所有元素都可以发生核聚变或裂变。所以，在随意操纵核反应的前提下，我们让一堆轻原子不断聚变，从中获取能量。当这些轻原子汇聚成重原子时，我们会让重原子再次裂变，然后从中获取能量...如此反复，不就是传说中的永动机吗？

但是，虽然想法不错，我们似乎忽略了一个问题，那就是核聚变和裂变反应产生的能量来自哪里？

我们把质子、中子、反质子和反中子称为“核子”。显然，一个原子核的核子越多，它的质量就越大。需要指出的是，原子核的质量与原子核的数量并不是成正比的。研究表明，不同元素原子核的平均质量是不同的，如下图所示。

从上图可以看出，在各种元素中，铁原子核的平均核质量是最轻的，这意味着原子数低于铁的原子核在汇聚成较重的原子核时会失去质量，相应地，原子数高于铁的原子核在分裂成较轻的原子核时也会失去质量。

早在100多年前，伟大的物理学家爱因斯坦就指出质量和能量是物质的不同属性，两者之间有着明确的等价关系，并给出了著名的质量和能量方程。因此可以得出结论，核聚变和裂变反应产生的能量实际上来自核反应中的质量缺陷。

有了以上认识，我们就可以清楚地看到，即使我们能够精确地控制物质的核反应，保持轻于铁的元素的核聚变，保持重于铁的元素的核裂变，也不可能获得永恒的能量，因为物质的质量会不断下降。

另外，在这个过程中必然会出现铁，而且由于铁的平均核质量是最轻的，无论是核裂变还是核聚变都需要输入额外的能量，所以我们不可能通过这种核反应从铁中获取能量。

话说回来，氢和氦几乎占了宇宙所有物质的98%。如果有一天我们人类真的可以随意操纵核反应，我们也可以获得难以想象的能量，让我们的文明水平得到快速提升。

正因为如此，全世界的人们都对可控核聚变充满希望，投入大量的人力物力攀登人类科技的高峰。值得一提的是，在可控核聚变领域，中国处于世界领先地位。中国新一代可控核聚变研究装置“中国循环器II M”(HL-2M托卡马克)将于2020年投入相关实验运行。据悉，该装置采用非常先进的结构和控制方式，预计可产生超过2亿摄氏度的温度。

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