氢弹的威力是众所周知的，大名鼎鼎的“大伊万”氢弹更是如雷贯耳！1986年的切尔诺贝利核事故让大家见识到了核反应堆泄漏的后果有多么严重！国际上正在建设的热核聚变反应堆如火如荼，其原理与氢弹无异。如果失控，地球会被炸上天吗？

核反应堆的原理是什么，为什么会发生这么严重的事故？

我们常说的核反应堆是指裂变反应堆，一般是利用铀235裂变产生的巨大能量将水加热成高压蒸汽，最后驱动汽轮机带动发电机发电电！为什么漏了会造成严重的污染，那你一定要了解它的原理！

核裂变最早是在1938年由莉泽·迈特纳、奥托·哈恩、弗里茨·施特拉斯曼、奥托·罗伯特·弗里施等科学家发现的，它的原理其实很简单。它是重核裂变成轻核，在这个过程中会有轻微的质量损失，损失的质量可以通过质能方程E=MC^2来计算。由于光速是一个非常大的数字，即使是很小的质量损失也会产生强大的能量！

铀235裂变示意图

如果是这样的话，那么核裂变可以成为一种极好的能源，但是核裂变的方式不仅质量有损失，污染也很大！上图是铀235裂变示意图。当一个铀235原子被热中子轰击时，它会分裂成钡141和氪92，同时还会释放出2-3个中子！这个中子非常关键，它的作用如下：

  • 核裂变反应堆需要热中子来维持链式裂变，因为铀235裂变需要中子来维持裂变，而铀235原子会释放2-3，这也就是说中子的增值效应满足了连续裂变的需要，但是裂变的快中子必须用慢化剂减速成慢中子，这样铀235才能轻松吸收连续裂变！

  • 还有一个问题就是中子的危害。虽然中子也包含在我们身体的原子核组成中，但游离中子是极其有害的。它们能直接对DNA造成损伤，引起二次辐射，而且它们不是带电粒子，不能用磁场屏蔽，只能用厚铅板或其他能阻挡中子的材料！

铀的衰变

以上就是中子的用途和危害，但是裂变反应堆中不仅有中子，还有除了中子之外危害很大的伽马射线。当然，αβ射线也是必不可少的。它们会在裂变和衰变的过程中产生，因为核裂变后元素的衰变链会不断产生这些辐射，所以如果不注意防护核裂变，危害是很大的！

切尔诺贝利核事故

1986年4月26日，乌克兰试验过程中，克兰切尔诺贝利核电站4号反应堆因操作人员失误关闭了一系列保护措施。最终，核反应堆的功率大幅提升，应急堆芯冷却系统、区域自动控制系统和应急停堆系统也随之关闭，结果核反应堆的压力大大增加，第一次爆炸就把核反应堆的外壳炸出了一个大洞！而第二次爆炸直接炸毁了核心！

爆炸的四号反应堆

核反应堆中的高浓度放射性被直接抛向大气，蒸汽和燃烧烟雾加剧了这一过程，无数放射性物质流经高层大气，覆盖了部分地区前苏联和欧洲大部分地区这是历史上最危险的核事故，国际核事件规模被评为最高7级事件！

2011年3月11日，福岛第一核电站在3.11地震中受损，造成设备损坏、堆芯熔毁，并发生大量放射性物质释放的核事故。太平洋，它的深层次危害可能比切尔诺贝利还要严重，因为它污染了连接全世界的太平洋！

氢弹的爆炸是核聚变，那么核聚变反应堆失控会炸毁地球吗？

我们见识过核裂变反应堆泄漏的强大危害，也知道氢弹的威力。虽然核聚变反应堆还没有建成，但如果聚变反应堆比氢弹一样的核裂变泄漏更危险，我们该怎么办？要知道它的威力有多大，还得从聚变和氢弹的原理说起！

聚变比裂变好说。它是由澳大利亚核物理学家马克奥利芬发现的。简单来说，就是两个轻的原子核结合形成一个重的原子核，整个过程中也会有质量损失，但它的质量损失率大约是裂变的8-10倍！所以氢弹比原子弹威力大很多，但真正的原因不在这里！

氘和氚的聚变过程

核聚变看似极其简单，却需要几千万到几亿度的高温。为了利用原子弹的爆炸，达到超高温高压的环境！当然，氢弹的引爆模型非常复杂。据说世界上只有两种构型能让氢弹爆炸，一种是泰勒构型，一种是于敏构型。无论我们使用哪种模式，氢弹都是非常强大的。向上！

原子弹的核装药量有一个临界质量，所以要裂变的核材料必须分散在一个复杂的结构中，关键是在爆炸前使用尽可能多的装药量进行裂变（广岛原子弹装药量20多公斤，只有1公斤参与了裂变，导致损失1克质量，威力相当于2万吨TNT）！因此，原子弹的当量往往有一个上限。一般来说，当量超过50万吨的TNT是很难有的！但是氢弹并没有完全的瓶颈，所以氢弹的威力几乎是无穷大。

原子弹的两种典型结构

世界上威力最大的氢弹是前苏联在新地岛试验的“大伊万”氢弹。范围内有人居住，降低充电量会降低功率5000万吨，实际功率约5800万吨！

大伊万（沙皇炸弹）爆炸现场

这颗氢弹的核电荷聚变时间为38纳秒，释放出21万太焦耳的能量，火球半径为4600米，爆炸热波为千米远还是有杀伤力的，爆炸产生的电磁脉冲让无线电中断了一个多小时！其威力是通古斯大爆炸的2.5倍以上！

如果核聚变反应堆失控，会不会炸毁地球？

我们已经看到了失控的裂变反应堆和氢弹的爆炸，那么聚变反应堆失控会不会有危险，这和氢弹的原理是一样的？国际热核聚变反应堆是十几个国家准备突破商业核聚变的实验堆。它的结构是托卡马克装置（典型的磁约束，仿星器也是磁约束，国家点火装置是惯性约束）！

托卡马克结构

因为是用来发电的，不能通过引爆原子弹来实现聚变。其原理是利用超导磁体产生的超强磁场，将氘氚等离子体禁闭在真空室内，然后采用特殊的加热方式使其达到5000万至数亿度，从而达到氘氚核聚变的目的！

氘氚核聚变也会产生不可控的中子，从而导致元素嬗变，所以核聚变反应堆中有第一道墙防止中子乱窜，第一道墙接收到的热辐射会被引导散热管，加热后的水形成高压蒸汽带动汽轮机发电！

在托卡马克超导腔中，剧烈的等离子体是由超级变压器形成的磁场控制的，但是等离子体控制难度极大，所以目前各国的实验都是为了控制高温等离子体更长时间时间。但即便如此，等离子体还是非常容易破碎。一旦失控，超高温等离子体会破坏第一道壁，超高温等离子体会继续破坏超导腔等设备。但不会形成大规模的爆炸！

因为它不像裂变反应堆，一旦失控，可能会形成失控的连锁反应（无法插入控制棒吸收中子等），或者大量腐烂物质进入大气层，聚变反应堆需要在磁场的约束下进行超高温加热和聚变，是的，一旦失去这个约束，那么最后一团等离子体就包含了它所有的能量！

所以，在这种状态下，它的破坏力是极其有限的！最大的可能就是聚变反应堆坏了，需要花大价钱修理，但不会像核裂变反应堆那样造成毁灭性的破坏。可能会造成少量的衍变材料的辐射效果，但是非常有限！

所以大家还是可以放心，如果热核聚变反应堆失控了，是不会让地球飞上天的。当然，虽然惯性约束聚变反应堆的原理有些不同，但不会！