氦融合

氦聚變是核聚變的一種，參與此一反應的原子核是氦。

基本介紹

• 中文名：氦融合
• 性質：核聚變
• 領域：工程技術

簡介

這種由氦⁴（α粒子）融合的反應就是3氦過程（3α過程），因為這項反應先由兩個氦核聚變成為鈹⁸，但是這種同位素很不穩定，半衰期只有2.6×10^-16秒，隨即又分裂成兩個氦。如果這顆恆星的核心溫度高達一億K，並且又在紅巨星或紅超巨星末期的演化階段，則第三顆氦原子能在鈹衰變之前參與反應，於是形成碳¹²。取決於溫度和壓力，額外的氦核也可能參與反應形成氧¹⁶；在非常高的溫度下，另外的氦核也可能和氧融合而產生更重的元素（參考氦核作用）。

氦³本身或氦⁴主要形成於主序星（參考質子-質子鏈反應），並且一般還不會進行氦聚變。

核聚變

核聚變，又稱核融合、融合反應或聚變反應，是指將兩個較輕的核結合而形成一個較重的核和一個很輕的核（或粒子）的一種核反應形式。在此過程中，物質沒有守恆，因為有一部分正在聚變的原子核的物質被轉化為光子（能量）。核聚變是給活躍的或“主序的”恆星提供能量的過程。

兩個較輕的核在融合過程中產生質量虧損而釋放出巨大的能量，兩個輕核在發生聚變時雖然因它們都帶正電荷而彼此排斥，然而兩個能量足夠高的核迎面相遇，它們就能相當緊密地聚集在一起，以致核力能夠克服庫侖斥力而發生核反應，這個反應叫做核聚變。

舉例：兩個質量小的原子，比方說兩個氚，在一定條件下（如超高溫和高壓），會發生原子核互相聚合作用，生成中子和氦-4，並伴隨著巨大的能量釋放。

原子核中蘊藏巨大的能量。根據質能方程E=mc，原子核之淨質量變化（反應物與生成物之質量差）造成能量的釋放。如果是由重的原子核變化為輕的原子核，稱為核裂變，如核子彈爆炸；如果是由較輕的原子核變化為較重的原子核，稱為核聚變。一般來說，這種核反應會終止於鐵，因為其原子核最為穩定。

最早的人工核聚變技術是氫彈，同時在20世紀50年代，人類開始認真地研究發展用於民用目的的受控熱核聚變，並一直持續到今天。在經過60年從以前的實驗中做出設計改進之後，採用雷射約束的國家點火裝置(NIF)和採用磁約束的國際熱核聚變實驗反應堆(ITER)這兩個主要項目的目標為在反應中產生的能量超過點燃反應所需要的能量。ITER還計畫實現聚變“自持”。

聚變能

聚變能（又稱核聚變能源）指利用核聚變產生能量。聚變反應是一種結合兩個較輕核子產生較重核子的高能反應。合併時，部分質量喪失轉換為能量（根據{\displaystyle E=mc^{2}}）。聚變能研究主要關注於駕馭這個反應並作為大規模可持續能源的來源。

幾乎所有針對大規模商業套用提出的方案，熱量都由受控核聚變產生的中子散射提供，並如同現今核能、火力發電廠一般，提供給蒸汽渦輪發動機發電。

許多不同的聚變能概念曾被提出，截至2016年1月，主要的設計為托卡馬克以及慣性約束聚變。這些技術還無法用於商業運轉，目前啟動以及維持反應所需的能源大於產出。