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1、核聚變
概述
核聚變,即氫原子核(氘和氚)結(jié)合成較重的原子核(氦)時放出巨大能量。
熱核反應(yīng)[1],或原子核的聚變反應(yīng),是當(dāng)前很有前途的新能源。參與核反應(yīng)的輕原子核,如氫(氕)、氘、氚、鋰等從熱運(yùn)動獲得必要的動能而引起的聚變反應(yīng)(參見核聚變)。熱核反應(yīng)是氫彈爆炸的基礎(chǔ),可在瞬間產(chǎn)生大量熱能,但目前尚無法加以利用。如能使熱核反應(yīng)在一定約束區(qū)域內(nèi),根據(jù)人們的意圖有控制地產(chǎn)生與進(jìn)行,即可實現(xiàn)受控?zé)岷朔磻?yīng)。這正是目前在進(jìn)行試驗研究的重大課題。受控?zé)岷朔磻?yīng)是聚變反應(yīng)堆的基礎(chǔ)。聚變反應(yīng)堆一旦成功,則可能向人類提供最清潔而又是取之不盡的能源。
反應(yīng)條件
反應(yīng)條件
核聚變是指由質(zhì)
2、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(fā)生原子核互相聚合作用,生成新的質(zhì)量更重的原子核,并伴隨著巨大的能量釋放的一種核反應(yīng)形式。原子核中蘊(yùn)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,叫核裂變,如原子彈爆炸;如果是由輕的原子核變化為重的原子核,叫核聚變,如太陽發(fā)光發(fā)熱的能量來源。
目前人類已經(jīng)可以實現(xiàn)不受控制的核聚變,如氫彈的爆炸。但是要想能量可被人類有效利用,必須能夠合理的控制核聚變的速度和規(guī)模,實現(xiàn)持續(xù)、平穩(wěn)的能量輸出。科學(xué)家正努力研究如何控制核聚變,但是現(xiàn)在看來還有很長的路要走。
可控核聚變方式
目前主要的幾種可控核聚變方式:
超聲波核聚變
激光約束(慣性約束)核聚變
磁約束核聚變(托卡馬克)
典型的聚變反應(yīng)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
后三個反應(yīng)的凈反應(yīng)是
521H—→42He+32He+11H+210n+2.48×107eV