核能双生子：裂变与聚变的能量博弈

广岛原子弹爆炸后诞生的蘑菇云与太阳持续燃烧50亿年的光热，看似天差地别的现象背后，实则隐藏着核能世界的两大基础法则——核裂变与核聚变。这对能量双胞胎驱动着人类文明在武器、能源领域的进化历程。

原子核的离合方程式

核裂变如同精密拆解原子积木：铀-235原子核吸收中子后分裂成氪-92和钡-141，并释放3个新中子。链式反应的每个周期仅需0.001微秒，1公斤铀完全裂变生成的碎核总表面积达1170平方米。

核聚变则是原子的强制联姻：在1.5亿℃高温中，氘与氚原子核克服库伦斥力融合成氦核。这个瞬间释放的中子携带14.1MeV能量，相当于普通核电站中子能量的20倍。国际热核聚变实验堆（ITER）的数据显示，每次氢核聚变释放的能量是铀核裂变的4.3倍。

反应条件的次元壁

让这两种反应发生的技术路径截然不同：

比较维度

核裂变

核聚变

触发温度

常温环境

1-1.5亿℃

压力需求

1个大气压

数百亿帕斯卡

燃料丰度

铀-235浓缩至3-5%

海水提氘纯度达99.99%

反应控制

镉控制棒吸收中子

超导磁场约束等离子体

能量转化率

35%

理论值95%

美国橡树岭实验室的钍基熔盐堆，用700℃液态燃料实现持续裂变；而中国"人造太阳"EAST装置用128个超导磁体构建的磁笼，才将氘等离子体稳定约束403秒。

能源账簿的AB面

1克铀-235完全裂变释放8×10^10焦耳能量，相当于2.8吨标准煤；而同质量的氘氚聚变释放3.4×10^11焦耳能量，要多出近4.2倍。但核聚变的点火需要先投入1.2×10^8焦耳能量激活反应，这使其净收益长期处于临界状态。

在放射性管理方面，压水堆核电站年产生30吨乏燃料，其中钚-239的半衰期达2.4万年；而聚变堆仅活化堆体材料，氚的半衰期仅12.3年。日本福岛核电站事故后，核聚变的固有安全性更受关注——等离子体失稳会立即终止反应。

文明进化的岔路口

裂变技术已支撑全球10%电力供应，法属核电站群实现436台机组安全运行。聚变领域则有35国共建的ITER项目，其直径29米的真空室正在拼接，预计2025年首次点火时将见证1:10的能量增益。

在材料科学突破的推动下，聚变燃料获取显现新路径：1立方米海水含33克氘，而中国秦山核电站的重水堆年产6吨氚。当人工可控聚变最终实现，1升海水蕴含的能量将等同于300升汽油燃烧的热值。

从毁灭性的蘑菇云到星际航行的能源蓝图，核裂变与核聚变这对双生子最终会和解——裂变堆将退守为新能源时代的过渡桥梁，而聚变设施则会化作照亮人类未来的第二个人造太阳。