核裂变和核聚变是如何实现质能转换的？

问题描述：核裂变和核聚变是如何实现质能转换的？大概了解过一些，不管核裂变还是核聚变，都是因为中子的释放所引起的链式反应，那么，核能利用中到底是哪部分质量变成了能量？原理是什么？

领域专家：感谢邀请。

首先，稍微纠正下。链式反应发生在核裂变过程中，重核需要受中子轰击发生裂变后再释放出中子，引发链式反应。而聚变是在极其的高温和高压下，轻核的相互碰撞引起聚变反应。这就是为什么氢弹中会有原子弹，因为需要原子弹爆炸时的高温高压引发核聚变。

在回到问题上，按照质能方程E=mc²，E表示能量，m代表质量，再小的质量湮灭时，由于光速c的加成，释放的能量都是巨大的，这就是核裂变和核聚变很少原料可以持续不断产生能量的原因。要理解为什么会发生质能转换，请大家有种“质量即是能量，能量即是质量的”思想。

那么为什么核反应中会有一部分质量转化为能量呢？又是哪部分质量呢？总的来说聚变和裂变前后质量都会减少，减少的这部分质量来自于原子核。

先说核聚变，顾名思义，核聚变是指由质量小的氘和氚（都是氢原子的同位素），他们的相对原子质量分别是2和3，我们把他们标为2H和3H，它们在超高温和高压下，发生原子核互相聚合作用，生成中子和氦-4（相对原子质量为4，我们标为4He），同时产生中子和能量。

再说核裂变，是由重的原子核（如铀235）变化为轻的原子核，称为核裂变。

不管是核聚变还是裂变，从相对原子质量看似乎质量没有变化，但实际质量是缺失的,其实反应后每个中子和质子的质量都减少了（原子核由质子和中子组成，他们的相对原子质量都是1，但实际质量发生了变化），所以能量就在这一部分产生了。

那么为什么聚变和裂变中会发生质量的变化？总的来说，“质量即是能量，能量即是质量”，在反应过程中，原子核释放了自身的“势能”转化为“结合能”，势能大于结合能，所以产生了质量缺失，而二者能量差便是释放的能量。

领域专家：爱因斯坦的质能方程大家都耳熟能详，虽然通过这一个看似简单的方程人们掌握了原子能，甚至获得了太阳的力量。这个方程首次将质量和能量两个量联系起来。而核裂变核聚变的能量来源则与原子核内部的能量-质量储存方式有关。

对于核裂变而言，一个重核原子衰变后会形成连个较轻的原子核并产生几个中子释放出大量的能量。这一过程中产生的轻原子核和中子质量的总和是小于原来的重核的，其中减少的部分则称为质量亏损。

同理，核聚变的轻原子核质量和也要大于反应后生成的中子和重原子核。这部分亏损的质量并没有消失，也不是说质量直接转化为了能量。

实际上损失的是原子核的静能量，而对外表现出来似乎就是原子核的质量，这部分静能量变成了粒子的动能或者光子的能量。而质量亏损的多少则取决于原子核的结合能。

领域专家：我来给你说说裂变吧，用一种比较直观，肯定能理解的方式。

原子核是由质子和中子组成的，中子不带电，质子带正电。团在一起的质子之间有很大的电斥力。而且原子序数越大，核里的质子就越多，积累的斥力就越大。但是，为什么原子核没有炸开呢？

这就需要提到维系原子核的力了，叫做强作用力，质子和质子之间，质子和中子之间，中子和中子之间都存在这种力。你可以把强作用力想象成一种胶把原子核里的中子和质子粘在一起。胶有一个特性，一旦你把粘在一起的东西掰开哪怕是一点点，粘性就彻底不存在了，不像两块磁铁那样，掰开了吸引力或斥力还在。所以我们说强作用力是一种短程力，而电磁力是一种远程力。

准备知识完了，我们来看裂变。铀原子核里有92个质子，之间的电磁力斥力很强，而铀235这种同位素中子数相对较少，强作用力勉强能和电磁斥力相对抗，这个核不算稳定，当有一颗外来的中子撞一下它的时候，原子核稍微出了一点小缝隙，这个平衡瞬间打破，原子核分裂成几个部分，在电磁斥力的作用下迅速炸开，释放能量。

同样是铀，铀238的核多了3个中子，强作用力大了一些就比较稳定，在中子的冲击下不会裂开反而会吸收一个中子变成一个分子量为239的新原子核，新的原子核再一种叫做弱作用力的驱使下某两颗种子各吐出一枚电子子变成了质子，于是我们得到了序号94的元素钚！

一个回答，解释裂变，附送了四大基本力中的三种，超值吧？还不点赞