重核聚變技術能否讓人類擁有無限的能源

時間 2021-08-30 09:54:30

1樓:在西沙溼地滑草的珍珠梅

人類對核能的利用已經相當普遍了!核電站已經為人類的能源**做出了巨大的貢獻,原子彈則戰略上抵禦了第三次世界大戰。這兩者都對人類做出了不可磨滅的貢獻,它們都屬於核裂變。

核裂變通俗地講 是鈾和鈽的原子核**成兩個或多個質量較小的原子的一種核反應,在這個過程中釋放巨大的能量!但還有一種核反應卻不能被真正有效的利用起來,原因在於它的不可控,這就是核聚變!

太陽每時每刻都在發生核聚變

核聚變核聚變不同於核裂變的原子**,它是個相反的 原子聚合的過程,進而生成新的原子,這個過程會釋放大量的能量。現在主要利用氘和氚碰撞生成新的原子氦。其實太陽無時無刻都在發生著核聚變釋放能量,氫彈也是通過核聚變來製造的。

核聚變示意圖

核聚變比核裂變釋放的能量 更大,更安全!

核聚變利用的原料是氘和氚。氘在海水中的總量約四十五萬億噸。每升海水中所含的氘全部核聚變所釋放的能量相當於三百升汽油燃燒的能量。

按人類目前對於能量的需求,這些氘的儲量可以用到太陽毀滅之日。而氚可以由鋰來製取,雖說地球上鋰儲量遠不及氘,但是也足以千億噸級,完全夠人類使用了。可以說可控核聚變技術被人類掌握之時,也是能量用之不盡之日!

核反應堆效果圖

核聚變最大的棘手就是不可控!

氫彈就是利用核聚變來實現的,其釋放的能量遠遠超過原子彈,但這都是不可控的核聚變。 可控核聚變產生條件比較苛刻,需要極高的溫度和極大的壓力,但是地球上無法達到壓力要求,只能通過提高溫度來彌補,這就要求達到上億的溫度才行,也就是我們所說的人造太陽,但是地球上沒有任何固體可以承受上億的溫度。

人類還是有辦法的

最早控制核聚變便是"託卡馬克"型磁場約束法。利用強大電流產生的強大磁場,來控制核聚變,但實用化太遙遠了,因為實在太貴了!一個這樣的大型裝置就需要大概幾千億美元。

還有一種方法就是慣性約束核聚變,主要是加速粒子束或者鐳射束,用來撞擊小球,小球內氣體受擠壓使其溫度驟然升高。當溫度達到所需要的點火溫度(上億度)時才行。原理貌似簡單,但關鍵是 使加速小球到達標速度 則需要極大的功率,目前還不能大面積達到這一功率要求!

east裝置是我國自行設計研製的國際首個全超導託卡馬克裝置

人造太陽計劃 讓可控核聚變有了希望 !

人造太陽計劃又叫“國際熱核聚變實驗堆計劃”是目前全球規模最大、影響最深遠的國際科研合作專案之一,建造約需10年,耗資50億美元。中國歐盟、印度、日本、韓國、俄羅斯和美國組成。目前中國在這一方面取得重大進展,中科院等離子體物理研究院的超導託卡馬克實驗裝置east可以讓等離子脈衝持續了超過30秒,是此前記錄的10到20倍。

這就意味著,在可控核聚變上 中國已經率先邁出了重要的一步!

被譽為'人造太陽'核聚變反應堆的wendelstein

相信隨著人類 加大對可控核聚變的投入,人類終究從“石油文明”走向“核能文明

2樓:heart浩皛

氘核(重氫)、t是氚核(超重氫). 簡單的回答:根據愛因斯坦質能方程e=mc2.

原子核發生聚變時,有一部分質量轉化為能量釋放出來. 只要微量的質量就可以轉化成很大的能量. 兩個輕的原子核相碰,可以形成一個原子核並釋放出能量,這就是聚變反應,在這種反應中所釋放的能量稱聚變能.

聚變能是核能利用的又一重要途徑. 最重要的聚變反應有: 式中d是氘核(重氫)、t是氚核(超重氫).

以上兩組反應總的效果是: 即每“燒’掉6個氘核共放出43.24mev能量,相當於每個核子平均放出3.6mev.它比n+裂變反應中每個核子平均放出200/236=0.85mev高4倍.

因此聚變能是比裂變能更為巨大的一種核能. 核聚變能利用的燃料是氘(d)和氚.氘在海水中大量存在.

海水中大約每600個氫原子中就有一個氘原子,海水中氘的總量約40萬億噸.每升海水中所含的氘完全聚變所釋放的聚變能相當於300升汽油燃料的能量.按目前世界消耗的能量計算,海水中氘的聚變能可用幾百億年.

氚可以有鋰製造.鋰主要有鋰-6和鋰-7兩種同位素.鋰-6吸收一個熱中子後,可以變成氚並放出能量.

鋰-7要吸收快中子才能變成氚.地球上鋰的儲量雖比氘少得多,也有兩千多億噸.用它來製造氚,足夠用到人類使用氘、氘聚變的年代.

因此,核聚變能是一種取之不盡用之不竭的新能源. 在可以預見的地球上人類生存的時間內,水的氘,足以滿足人類未來幾十億年對能源的需要.從這個意義上說,地球上的聚變燃料,對於滿足未來的需要說來,是無限豐富的,聚變能源的開發,將“一勞永逸”地解決人類的能源需要.

六十多年來科學家們不懈的努力,已在這方面為人類展現出美好的前景. 典型的聚變反應是 411h—→42he+20-1e+2.67×107ev 21h+21h—→32he+10n+3.

2×106ev 21h+21h—→31h+11h+4×106ev 31h+21h—→42he+10n+1.76×107ev 後三個反應的淨反應是 521h—→42he+32he+11h+210n+2.48×107ev 即每5個21h聚變後放出2.

48×107ev能量. 氘是相當豐富的氫同位素,在海洋中每6500個氫原子就有1個氘原子,這意味著海洋是極大量氘的潛在**.僅在1l海水中就有1.

03×1022個氘原子,就是說每1km3海水中氘原子所具有的潛在能量相當於燃燒13600億桶**的能量,這個數字約為地球上蘊藏的石油總儲量. 要使原子核之間發生聚變,必須使它們接近到飛米級.要達到這個距離,就要使核具有很大的動能,以克服電荷間極大的斥力.

要使核具有足夠的動能,必須把它們加熱到很高的溫度(幾百萬攝氏度以上).因此,核聚變反應又叫熱核反應.原子彈**產生的高溫可引起熱核反應,氫彈就是這樣**的.

受控核聚變是等離子態的原子核在高溫下有控制地發生大量原子核聚變的反應,同時釋放出能量.氘是最重要的聚變燃料,海洋是氘的潛在**,一旦能實現以氘為基本燃料的受控核聚變,人們就幾乎擁有了取之不盡、用之不竭的能源.氫彈**釋放出來的大量聚變能、原子彈**釋放出來的大量裂變能,都是不可控制的.

在第一顆原子彈**後僅十多年,人們就找到控制裂變反應的辦法,並建成了裂變電站.原以為氫彈炸爆後能建成聚變電站,但並不如此簡單,即使在地球條件下能發生的聚變反應: 31h+21h—→42he+10n+1.

76×107ev 也只能在極高的溫度(>4000℃)和足夠大的碰撞機率條件下,才能大量發生.因此實際可作為能源使用的受控熱核聚變反應,必須在產生並加熱等離子體到億萬攝氏度高溫的同時,還要有效約束這一高溫等離子體.這就是近幾十年內研究的難題和期望攻克的目標.

我國的中科院物理所、中科院等離子物理所、西南物理研究院在實驗工程和理論研究各方面都做了許多的工作,也取得了許多重要的進展.

3樓:匿名使用者

當然了,但目前連氫同位素核聚變都沒搞定,更別提重元素核聚變了,僅存在於流浪地球等科幻**的世界裡,重元素核聚變發生的條件比氘的核聚變苛刻太多,太陽這種體量的恆星也只能發生氫同位素的核聚變。

有一個未經證實的資料給你參考一下:最輕的氫元素核聚變所需溫度是1000萬攝氏度,而第二輕的氦元素髮生核聚變需要2億攝氏度,更別說重元素核聚變了。

展望未來,也許在研發出所謂的“重元素核聚變”之前,人類認識和掌握了另一種能源存在形式和生產方式。

4樓:微知百科

核聚變接近無限能源,真有這麼厲害?科學家:優勢遠不止這些

可控核聚變的核聚變的優點,可控核聚變的好處

秒懂百科 可控核聚變 能夠控制核聚變反應釋放能量的過程 可控核聚變的好處 可控核聚變是什麼玩意?幹什麼用的?實現了有什麼好處?能讓我明白最好!10 小菲菲菲菲兔 兩個較輕的原子核克服靜電斥力結合成乙個較重的原子核,並釋放出巨大的能量,就叫核聚變。如果能人為控制聚變的速度和強度就叫可控核聚變。如果能實...

什麼是核聚變,什麼是能源核聚變?

快樂如風 核聚變是指由質量小的原子,主要是指氘或氚,在一定條件下 如超高溫和高壓 發生原子核互相聚合作用,生成新的質量更重的原子核,並伴隨著巨大的能量釋放的一種核反應形式。原子核中蘊藏巨大的能量,原子核的變化 從一種原子核變化為另外一種原子核 往往伴隨著能量的釋放。如果是由重的原子核變化為輕的原子核...

核聚變原理

在標準的地面溫度下,物質的原子核彼此靠近的程度只能達到原子的電子殼層所允許的程度。因此,原子相互作用中只是電子殼層相互影響。帶有同性正電荷的原子核間的斥力阻止它們彼此接近,結果原子核沒能發生碰撞而不發生核反應。要使參加聚變反應的原子核必須具有足夠的動能,才能克服這一斥力而彼此靠近。提高反應物質的溫度...