按照现有理论,元素序号在铁以下的元素都可以通过核聚变释放能量,而元素序号在铁以上的元素则只能通过核裂变释放能量,如果强行进行核聚变,则所要吸收的能量将超过最终所能释放的能量,也就是整个过程的能量释放为负数。
虽然元素序号在铁以下的元素均可以进行核聚变并释放能量,但是不同元素产生核聚变所需的条件是不一样的。而核聚变的条件主要包括温度和压力,只有在温度和压力足够大的情况之下,核聚变才能发生。而在所有元素里,核聚变所需温度和压力最低的就是氢了,因此在人类没有掌握产生高温高压的技术之前,氢核聚变是最容易实现的。
上图是一些常见元素的核聚变条件。从图中可以看到,从第1号元素氢到第2号元素氦,核聚变所需的温度就增加了一个数量级,也就是说氦元素核聚变所需温度是氢元素核聚变的10倍。而压力方面,所需的恒星质量也增加了10倍!(恒星质量越大,引力坍缩所产生的核心压力也越大)这个难易程度差距也太大了,关键是元素序号越大的,也就是越重的元素,核聚变的能量释放率反而越低,也就是相同质量的不同元素所能释放的能量是不一样的,元素越轻,相同质量下释放的能量就越大。所以想要通过核聚变获得能量,较重的元素不单实现核聚变更加困难,能量释放率还更低,这种吃力不讨好的事情谁愿意去做呢?
因此目前世界各国都只掌握了氢核聚变,没有国家打算制造氦以上的核聚变,不划算。其实目前好像也制造不了……
补充说明一下,其实人类掌握的氢核聚变并非用我们平常所知道的氢,而是利用氢的两种同位素:氘和氚。而我们平常说的氢是氕,原子核里只有一个质子;氘原子核里含有一个质子和一个中子;氚原子核里含有一个质子和两个中子。由于氢核聚变的最终产物——氦含有两个质子和两个中子,所以是不能自己通过四个氢核合成的。