求核反应热量怎么求输出的全过程

能量的转换 核反应-汽轮机-发电机-电 在能量转换时,例如核能转换为内能,是说在什么过程中,这样转换?转换是过程还是结果?电能是由 其它形式的能转化而来的 二次能源.它最终还要转化为_作业帮
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能量的转换 核反应-汽轮机-发电机-电 在能量转换时,例如核能转换为内能,是说在什么过程中,这样转换?转换是过程还是结果?电能是由 其它形式的能转化而来的 二次能源.它最终还要转化为
能量的转换 核反应-汽轮机-发电机-电 在能量转换时,例如核能转换为内能,是说在什么过程中,这样转换?转换是过程还是结果?电能是由 其它形式的能转化而来的 二次能源.它最终还要转化为光能、动能等其他形式的能,才能为人类所用,那么,为什么还要使用电能呢?因为电能便于 输送和 转化.什么叫电能便于转化?直接使用动能不是不用转化了吗?风能发电机的内部组成是什么?如果利用水的重力势能,一部分发电,一部分把水抽回高处,不计摩擦、散热损失,能不能成功?为什么?永动机违反能量守恒定律吗?
问:核反应-汽轮机-发电机-电 在能量转换时,例如核能转换为内能,是说在什么过程中,这样转换?转换是过程还是结果?答:能量的转换可以是一种自发的过程,也可以是一种人为的过程.以水力发电为例,水力发电系统中,具备动能的水(如奔腾的水流)或具备势能的水(如瀑布上方的水)或兼有二者的水(瀑布上方奔腾的水)带动水轮机转动,水轮机按照法拉第原理就将水的动能或势能转换为电能,从而发出电,这就是一个人为的能量转换过程;而瀑布上方的水(具备势能)下落的过程中,就会将势能转换为动能,这就是一个自发的能量转换过程.转换是结果,但转换需要过程.如上述.问:电能是由 其它形式的能转化而来的 二次能源.它最终还要转化为光能、动能等其他形式的能,才能为人类所用,那么,为什么还要使用电能呢?因为电能便于 输送和 转化.什么叫电能便于转化?直接使用动能不是不用转化了吗?答:电能便于转化就是电能便于转换,电能便于转换成我们生活和生产需要的能量,如光能(照明设备的光)和动能(电动机的转动).以电动机为例,你想绕过电能(不插电)直接就想使用动能(使电机转动),那也不是不可能,只是,要人去用手摇...那也需要把人的生物能转换为机械能,再转换为电动机的动能.问:风能发电机的内部组成是什么?答:原动机系统(风轮机,类似于上述水能发电系统中的水轮机)+控制系统(包括变压器和控制芯片,用于控制电能的电压或频率等)问:如果利用水的重力势能,一部分发电,一部分把水抽回高处,不计摩擦、散热损失,能不能成功?答:可以成功,但你一点能量都用不到,也就你设想的这个系统将完全没有能量输出.需要强调的是,不计摩擦等损耗是理想条件,而非实际条件,所以我说的可以成功也是在理想条件下,实际不可能.问:永动机违反能量守恒定律吗?答:不违反.只是实际中做不到,因为能量转换过程中的损耗是必然的.专题复习教案
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3秒自动关闭窗口太阳核聚变为何能持续释放核能,而不是像氢弹一次释放.目前的科技水平是否能仿效此过程.稳定的输出能量?_百度知道
太阳核聚变为何能持续释放核能,而不是像氢弹一次释放.目前的科技水平是否能仿效此过程.稳定的输出能量?
现实中应用的有磁悬浮列车.外太空真空状态限制了能量的传递 2,也许有人说那是为了降低产品的平均价值.风能 4.水势能 3,能源成为了一个不容乐观的问题.充电
就目前出电池的储存能力可见一般,有人也许会想到超导体,充电更是麻烦至少需要几小时到十几小时不等。还有就是好多电子产品在发展到一定程度之后?重量前面提到了。还有值得一提的就是火力发电。风能,都是不可再生再远?就说汽车产业吧,军事上的核动力潜艇等,不然朝鲜也不会顶着美国的制裁和六方会谈的压力还要发展核电事业,而石油是不可再生资源的一种(我个人认为是再生时间太长):高压输电,其中不免有军事考虑和地域小等多种因素(个人言论没有考证);
①低损耗?PS。核能是其中“性价比”相对较高的电能输出产业,但是新的问题随之诞生了.MP3。例如。
1。所以电力汽车就显得比较抢眼?成为了现在产业发展达到国际均值的一个制约瓶颈:))。
②储能高:现在好多大企业都在产品生产厂区内建立自己的发电厂(多为火力发电).天然气和电动汽车上.财力。
为何我会提出这么一个问题呢,那么总有一天会消耗殆尽:1。那么人们将赢球都放在油气混合动力汽车:太阳之所以能不在一次释放中释放全部能量的原因。
其中核能在发展过程中就凸现自身的自身价值(低质量的消耗或者说微量的消耗换来大量的电能),但是燃油是石油中提炼出来的,汽车产业等)的发展,待有新的事物代替现有落后的事物,就目前的97#汽油涨价就能充分说明了,可想电动汽车的电池应该是数十倍不止) 3,新能源(1:(不可想象啊)
最后谈谈的我假设。核能“电池”在现实中也有应用,希望结果大家可以分享。但是超导造价很高,但对后世影响甚远(核废料的深埋处理)。汽车产业伴随这里燃油的消耗。但是就目前的储能介质来说有以下几大问题制约着电动汽车的发展,国家也在各方面的补贴中给的最多,储能介质并没有随着新能源的发展发生任何变化,超长待机就成为了他们的抢夺客源的一个靓丽的卖点(手机.太阳能和水势能一样都是相对环保的清洁能源.储能的相对落后,核废料的深埋。
新能源正在茁壮的成长着:目前的材料物理和材料化学并没有相关储能的材料出现。核电池应该能解决以上所有问题(自身也存在问题:但是只要是输电就必然有损耗.核能 2,这是自然界优胜劣汰自然法则.镍氢镍镉电池等相对老套输电,大面积的应用需要需要耗费大量物力?笔记本电脑能在没有外接电源的情况下工作超过12小时的吗.MP4.储能介质的重量(电动自行车的蓄电池的重量可不是一般的份量,有待发展(我国在自然科学方面相对薄弱),有多少人的手机能达到一个月吗.核聚变爆炸存在极限值
由于篇幅限制就谈到这里,发展相对靠后,希望业内人士不要见笑。以上例子都说明了目前的输出.储能“介质”已经开始慢慢无法保障现代产业高能耗的需求了和电子产品持续使用的电力供应,但是前两种都和汽油一样面临着能源殆尽的问题,也是相对比较环保的电力输出.太阳能)受到了前所未有的重视,可想如果大家都用核电废料的产出量之大。
其中:在科幻电影中就有许多类似的相关镜头,但是您有没有想过高电价说明了能源展业的相对落后呢.储能多少 2,水势能的利用国人有很多值得骄傲的地方,目前还没有那个国家应用超导大面积输电。
新能源应具有以下特点(可能不是很全面,毕竟物以稀为贵.平板电脑)。那么可以不可以将核电变成电池得到更广泛的使用呢,但是相对受到地域和气候等多种制约因素影响,但是据我所知超导大多还在实验室内.笔记本电脑:消耗能源大的化工企业和冶炼工业随着世界产业(主要指重工业
提问者采纳
的条件。所以他们不会去考虑几百年后科学的未来,温度降低,会受到政治上的很大限制首领都要去考虑国民对他们的期待。所以很多科学家在利用磁场线或者激光去激发核聚变,这样才能获得国民的支持。期待看到其他网络的评论,主要是因为这样的原因。目前在地球上核聚变所面临的难题是如何恰好作出让其开始&quot。听起来就这么一个简单的平衡但想具体计算分析:如果太阳的fusion变得活跃。任何国家都不可忽视其核发展。假设1可以认为正确,我不太明白你说的这个极限是指的什么极限。这个就不多说了。你可以和核爆炸联系一下。我就不多说了,其温度增高。但是最近意识到了这样的一个问题虽然核能几百年后可能会成为人类的主要能源但是现在,再麻烦说明一下这个极限的定义。众所周知氢弹爆炸是由核弹所引燃的显然利用核分裂去带动和剧变是不可持续的目前依靠计算算出所需条件为让一亿度的温度持续1ns的时间这个条件显然在地球上不现实,会牵扯到很多知识。我跟楼主观点差不多也认为核能是认为最终需要依靠的能源,fusion就变得不活跃。楼主具体可以去google上查一查。如果楼主读过关于fusionphysics和universephysics的书就应该知道太阳之所以能维持可持续剧变&quot,导致太阳膨胀(这时要注意周围可以认为是真空)膨胀之后能量就会降低,如果我有什么理解错的地方请谅解首先是楼主提出的问题先说假设2简单的看了一下你写出的东西
非常感谢您的回答。由于时间原因我在网上大致的看了看,相关报道不是很多。您说到的利用磁场线或者激光去激发核聚变,看来科学家们也在不断的尝试中。但是随着思绪我想到了一个细节,就是氢弹爆炸的瞬间,氢弹是由小型核弹引爆,为了达到高温高压的爆炸临界条件,不知道放缓该过程是否能实现核能的稳定释放,就像反应堆内碳棒和铀棒相互作用控制堆内温度一样。也许利用磁场线或者激光去激发核聚变就是这种方法的尝试。欢迎留言。
利用核炸弹来引爆核分裂确实是在制作核聚变的临界条件。既超短时间内达到近亿度的温度与高压,这样一个条件非常的难。假设可以达到,地球上也没有一个容器可以把要进行融合的原子装进去。所以科学家考虑到了利用磁场把粒子悬浮在空中,或向一个架在某空间上的粒子从四面八方发射激光来激发其融合。简单的说就是无论如何你都是需要达到这样一个临界条件·如果你说的放缓核分裂,指的是控制其温度的话那就无法达到其临界条件。就向另一个为朋友所说,现在核聚变的主要机构是iter中国也参加了。其利用了plasma融合的一些知识,关于这个我也不是很清楚。如果楼主感兴趣可以上iter官网去查一查,中文的网站上暂时找不到太多专业知识。欢迎大家交流。
非常感谢,您给了我一条明路,但是我人生中最大的遗憾就是没有好好学习英语,让语言成为了我获取知识的瓶颈。中国的辉煌不应该仅存于在过去,愿我们与祖国共同茁壮成长。
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至于能量专递是很多样的。太阳也有类似机制,常见的比如热辐射就是不依赖介质的,但应该至少受到其本身引力和磁场的控制所以太阳的反应是有序而连续的,将反应的热通过机械做功的方式发电而不是直接应用,核能可以说是无限的。至于你说的能源问题,人类目前应用核反应还是比较原始的。但是在可以预见的未来,太阳的聚变反应是很复杂的,我们使用的裂变反应堆是通过减速剂来减慢中子速度以此来控制整个反应,也就是说真不真空没有关系,真空可以阻断一些能量传递但其他的则不会核反应速度是可以约束的
太阳核聚变能持续释放核能的原因是核聚变能量的辐射压与万有引力的平衡。
每两个物体间都存在万有引力,但由于我们周围的物体质量都太小,无法体现出万有引力的效果。但在宇宙中就不同了,天体的质量十分巨大,维持星体运转如地球绕太阳旋转的动力就来自万有引力。
太阳中的万有引力更是大的惊人,大到足够约束核聚变产生的能量造成的膨胀,其实太阳的产生就是因为其中的万有引力克服了原子间的库伦斥力,造成轻核之间相互融合,才发生了核聚变。
其实太阳能发光发热并不是因为什么特殊的原因,因为如果是太阳那么一大堆香蕉在空间存在,也会形成另一个太阳。
而并不是因为外太空真空状态,相反外太空真空状态有利于物体的扩散。核聚变爆炸是否存在极限值目前还没有证实,但决不是太阳之所以能不在一次释...
不用假设。。。。喜欢这方面内容的话,以下内容可当做常识:
太阳的表面温度达5000℃,中心温度更是高达1500万℃,并且不断地向外辐射能量,基本保持稳定,维持太阳高温的能量来自于太阳内部的核聚变。
1 太阳核聚变过程:首先是2个氢核即2个质子聚变,形成双质子;双质子不稳定,其中1个质子会释放出1个正电子和1个中微子,转变为中子,形成氘核。这个过程非常缓慢,完成这一反应在太阳上平均要经历数亿年的时间,这也是控制太阳核反应速率的重要因素之一。然后氘核与另一个质子结合成氦的同位素氦3的核,2个氦3聚变生成1个氦核,同时释放出2个质子。太阳目前每秒钟有6.5亿吨的氢聚变成氦,每年就有约2亿亿吨氢被消耗掉。
2 除了核聚变反应自身的特点约束了聚变反应的速率之外,还有太阳中心核反应释放...
我想核聚变也好.核裂变也罢,要是都能像物质升华.凝华一样受外界的压力.温度等影响就好了,这样控制起来就能方便很多,也许它就存在我们的自然界中,可能是人们对它真面目关注的有点晚,了解的太少了,真希望它能早日出现在我们的生活当中,为人们改造自然,创造自然画上新的标点。再次感谢回答我的每一位“达人”,希望你们在生活中也如同太阳一样蒸蒸日上。
参考资料:
《科学世界》
的确,现在的核能危机很严重,而核能也确实是一个确实可行并且相对较唯一的方案了,中国水力发电比例很高,目前就占全部发电的17%,可如果把中国全部的水能发展完全,也只有50%左右,太阳能和其他一些清洁能源又受限制太大,注定不能成为主力发电方式,而现在中国近80%的电力是靠火力发电,预计80年就用光了,可核电在目前才占2%,可见那核能的发展已经迫在眉睫,也相信它在今后必将和水能相辅相成,担当大任!
另外,你的第一个假设我觉得特好,真空状态限制了绝大部分的热能的传递,因而只好再由自身吸取,为新的聚变提供能量,如此循环,只有少量的能量以光能和电磁波的形式散发出去!
不过你说效仿太阳让核能稳定输出我觉得不太可能,你的假设说聚变释放的能量存在极限值,这样就可以支撑太阳...
真空是相对而言的,宇宙中也是有尘埃的,目前可实现。相对真空问题我更在意承载物,既要高度密封还要耐高温,钨的最高承载温度也不过几千摄氏度。我所说的极限值也只是一种假设,太阳核能的释放可能与太阳内核的表面积.引力等许多天体物理参数有关共同作用的结果。因为这样的相关报道在国内很难被我们平常人知道,出于好奇才在知道里面发了出来,可能某些业内人士看到请勿见笑,欢迎留言指教。
核聚变利用由ITER计划进行,百度百科里有。石墨烯作为储电材料也在开发中。
核聚变的相关知识
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核聚变(nuclear fusion),又称、融合反应或反应[1]核是指由质量小的,主要是指或氚,在一定条件下(如和),只有在极高的温度和压力下才能让核外电子摆脱原子核的束缚,让两个能够互相吸引而碰撞到一起,发生原子核互相,生成新的质量更重的原子核(如氦),中子虽然质量比较大,但是由于中子不带电,因此也能够在这个碰撞过程中逃离原子核的束缚而释放出来,大量电子和中子的释放所表现出来的就是巨大的能量释放。这是一种的形式。原子核中巨大的能量,原子核的变化(从一种原子核变化为另外一种原子核)往往伴随着能量的释放。核聚变是核裂变相反的核反应形式。科学家正在努力研究可控核聚变,核聚变可能成为未来的能量来源。核聚变的过程与相反,是几个原子核聚合成一个原子核的过程。只有较轻的原子核才能发生核聚变,比如氢的同位素(dāo)、(chuān)等。核聚变也会放出巨大的能量,而且比核裂变放出的能量更大。太阳内部连续进行着氢聚变成氦过程,它的光和热就是由核聚变产生的。相比核裂变,核聚变几乎不会带来放射性污染等环境问题,而且其原料可直接取自海水中的氘,来源几乎取之不尽,是理想的能源方式。
人类已经可以实现不受控制的核聚变,如氢弹的爆炸。但是要想能量可被人类有效利用,必须能够合理的控制核聚变的速度和规模,实现持续、平稳的能量输出。科学家正努力研究如何控制核聚变。外文名Nuclear fusion领&&&&域物理学
核聚变,即轻原子核(例如和)结合成较重原子核(例如)时放出巨大能量。因为化学是在分子、层次上研究物质性质,组成,结构与变化规律的科学,而核聚变是发生在层面上的,所以核聚变不属于化学变化。
,或原子核的,是当前很有前途的新能源。参与核反应的氢原子核,如氢(氕)、氘、氚、等从获得必要的动能而引起的聚变反应(参见核聚变)。热核反应是氢弹爆炸的基氘、氚核聚变示意图础,可在瞬间产生大量热能,但尚无法加以利用。如能使热核反应在一定约束区域内,根据人们的意图有控制地产生与进行,即可实现。这正是在进行试验研究的重大课题。受控热核反应是聚变反应堆的基础。聚变反应堆一旦成功,则可能向人类提供最清洁而又是取之不尽的能源。
是指:在相对低温(甚至常温)下进行的,这种情况是针对自然界已知存在的热核聚变(恒星内部热核反应)而提出的一种概念性‘假设’,这种设想将极大的降低反应要求,只要能够在较低温度下让核外电子摆脱原子核的束缚,或者在较高温度下用高强度、高密度磁场阻挡中子或者让中子定向输出,就可以使用更普通更简单的设备产生可控冷核聚变反应,同时也使聚核反应更安全。D(氘)和T(氚)聚变会产生大量的,而且携带有大量的能量(14.1),中子对于人体和生物都非常危险。
中子的麻烦之处在于中子可以跟反应装置的墙壁发生核反应。用一段时间之后就必须更换,很费钱。而且换下来的墙壁可能有(取决于墙壁材料的选择),成了核废料。还有一个不好的因素是氚具有放射性,而且氚也可能跟墙壁反应。
氘氚聚变只能算”第一代”聚变,优点是燃料便宜,缺点是有中子。
“第二代”聚变是氘和氦3反应。这个反应本身不产生,但其中既然有氘,氘氘反应也会产生中子,可是总量非常非常少。如果第一代电站必须远离闹市区,第二代估计可以直接放在市中心。
“第三代”聚变是让氦3跟氦3反应。这种聚变完全不会产生中子。这个反应堪称终极聚变。核聚变程序于1932年由澳洲科学家马克·欧力峰(英语:MarkOliphant)所发现。随后于1950年代早期,他在(ANU)成立了等离子体核聚变研究机构(FusionPlasmaResearch)。核聚变是指由质量小的原子,主要是指或,在一定条件下
太阳的能量来自它中心的热核聚变(如超高温和高压),发生原子核互相,生成新的质量更重的原子核,并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式。原子核中蕴藏巨大的能量,原子核的变化(从一种原子核变化为另外一种原子核)往往伴随着能量的释放。
通常有三种方式来产生核聚变:1.重力场约束;2.惯性约束;3.磁约束。
其中主要的可控核聚变方式:
激光约束()核聚变(如我国的神光计划,美国的国家点火计划都是这种形式)
(托卡马克、仿星器、磁镜、反向场、球形环等),这种方式目前被认为是最有前途的。产生需要的条件非常苛刻。我们的太阳就是靠来给太EAST全超导非圆截面核聚变实验装置阳系带来光和热,其中心温度达到1500万摄氏度,另外还有巨大的压力能使核聚变正常反应,而地球上没办法获得巨大的压力,只能通过提高温度来弥补,不过这样一来温度要到上亿度才行。核聚变如此高的温度没有一种固体物质能够承受,只能靠强大的磁场来约束。由此产生了磁约束核聚变。
对于惯性核聚变,核反应点火也成为问题。不过在日,美国利用高能激光实现核聚变点火所需条件。中国也有“神光2”将为我国的核聚变进行点火。可行性较大的可控核聚变反应装置是托卡马克装置。
是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环性容器。它的名字Tokamak 来源于环形(toroidal)、真空室(kamera)、磁(magnit)、线圈(kotushka)。最初是由位于苏联莫斯科的库尔恰托夫研究所的阿齐莫维齐等人在20世纪50年代发明的。
托卡马克的中央是一个环形的真空室,外面缠绕着线圈。在通电的时候托卡马克的内部会产生巨大的螺旋型磁场,将其中的到很高的温度,以达到核聚变的目的。
我国也有两座核聚变实验装置。(1)核聚变释放的能量比更大
(2)无高端核废料,可不对环境构成大的污染
(3)燃料供应充足,地球上重氢有10万亿吨(每1升海水中含30毫克氘,而30毫克氘聚变产生的能量相当于300升汽油)
利用的燃料是氘(D)和氚。氘在海水中大量存在。海水中大约每6500个氢原子中就有一个氘原子,海水中氘的总量约45万亿吨。每升海水中所含的氘完全聚变所释放的聚变能相当于300升汽油燃料的能量。按世界消耗的能量计算,海水中氘的聚变能可用几百亿年。氚可以由锂制造。锂主要有锂-6和锂-7两种。锂-6吸收一个热中子后,可以变成氚并放出能量。锂-7要吸收快中子才能变成氚。地球上锂的储量虽比氘少得多,也有两千多亿吨。用它来制造氚,足够用到人类使用氘、氘聚变国际热核聚变实验堆装置示意图的年代。因此,是一种取之不尽用之不竭的新能源。
在可以预见的地球上人类生存的时间内,水的氘,足以满足人类未来几十亿年对能源的需要。从这个意义上说,地球上的聚变燃料,对于满足未来的需要说来,是无限丰富的,聚变能源的开发,将“一劳永逸”地解决人类的能源需要。六十多年来科学家们不懈的努力,已在这方面为人类展现出美好的前景。
氘是相当丰富的氢同位素,在海洋中每6500个氢原子就有1个氘原子,这意味着海洋是极大量氘的潜在来源。仅在1L海水中就有1.03×10^22个氘原子,就是说每1Km^3海水中氘原子所具有的潜在能量相当于燃烧13600亿桶原油的能量,这个数字约为地球上蕴藏的石油总储量。经过计算,1升海水中提取出的氘进行核聚变放出的能量相当于300升汽油燃烧释放的能量。反应要求与技术要求极高。EAST全超导非圆截面托卡马克实验装置
从理论上看,用核聚变提供部分能源,是非常有益的。但人类还没有办法,对它们进行较好的利用。
(对于,由于原料铀的储量不多,政治干涉很大,放射性与危险性大,核裂变的优势无法完全利用。截至2006年,核能()发电占世界总电力约15%。说明了核裂变的应用的规模之大,更能说明优势比核裂变更大的核聚变能源前景更加光明。科学家们估计,到2025年以后,核聚变发电厂才有可能投入商业运营。2050年前后,受控核聚变发电将广泛造福人类。 )实现核聚变已有不少方法。最早的著名方法是&托卡马克&型磁场约束法。它是利用通过强大电流所产生的强大磁场,把约束在很小范围内以实现上述三个条件。虽然在实验室条件下已接近于成功,但要达到工业应用还差得远。要建立托卡马克型核聚变装置,需要几千亿美元。
另一种实现核聚变的方法是法。惯性约束核聚变是把几毫克的氘和氚的或固体,装入直径约几毫米的小球内。从外面均匀射入激光束或粒子束,球面因吸收能量而向外蒸发,受它的反作用,球面内层向内挤压(是一种,靠它使气体约束,所以称为惯性约束),就像喷气飞机气体往后喷而推动飞机前飞一样,小球内气体受挤压而压力升高,并伴随着温度的急剧升高。当温度达到所需要的点火温度(大概需要几十亿度)时,小球内气体便发生爆炸,并产生大量热能。这种爆炸过程时间很短,只有几个(1皮等于1万亿分之一)。如每秒钟发生三四次这样的爆炸并且连续不断地进行下去,所释放出的能量就相当于百万千瓦级的发电站。
原理上虽然就这么简单,但是现有的激光束或粒子束所能达到的功率,离需要的还差几十倍、甚至几百倍,加上其他种种技术上的问题,使核聚变仍是可望而不可即的。
尽管实现受控热核聚变仍有漫长艰难的路程需要我们征服,但其美好前景的巨大诱惑力,正吸引着各国科学家在奋力攀登。根据爱因斯坦E=mc2,原子核发生聚变时,有一部分质量转化为能量释放出来。
只要微量的质量就可以转化成很大的能量。
两个氢的相碰,可以形成一个原子核并释放出能量,这就是,在这种反应中所释放的能量称聚变能。聚变能是核能利用的又一重要途径。
最重要的聚变反应有:
式中D是氘核(重氢)、T是氚核(超重氢)。以上两组反应总的效果是:
即每“烧”掉6个氘核共放出43.24MeV能量,相当于每个核子平均放出3.6MeV。它比n+裂变反应中每个核子平均放出200/236=0.85MeV高4倍。因此聚变能是比更为巨大的一种核能。
要使之间发生聚变,必须使它们接近到级。要达到这个距离,就要使核具有很大的动能,以克服电荷间极大的斥力。要使核具有足够的动能,必须把它们加热到很高的温度(几百万摄氏度以上)。因此,又叫热核反应。原子弹爆炸产生的高温可引起热核反应,氢弹就是这样爆炸的。
受控核聚变是的原子核在高温下有控制地发生大量的反应,同时释放出能量。氘是最重要的聚变燃料,海洋是氘的潜在来源,一旦能实现以氘为基本燃料的受控核聚变,人们就几乎拥有了取之不尽、用之不竭的能源。氢弹爆炸释放出来的大量聚变能、原子弹爆炸释放出核动力技术来的大量,都是不可控制的。在第一颗原子弹爆炸后仅十多年,人们就找到控制的办法,并建成了裂变电站。原以为氢弹炸爆后能建成聚变电站,但并不如此简单,即使在地球条件下能发生的:
3H+2H—→4He+10n+1.76×10^7eV
也只能在极高的温度(&℃)和足够大的碰撞几率条件下,才能大量发生。因此实际可作为能源使用的受控热,必须在产生并加热到亿万摄氏度高温的同时,还要有效约束这一。这就是近几十年内研究的难题和期望攻克的目标。中国的中科院物理所、中科院等离子物理所、西南物理研究院在实验工程和理论研究各方面都做了许多的工作,也取得了许多重要的进展。主要的几种可控核聚变方式:
1、超声波核聚变
2、激光约束(惯性约束)核聚变
3、磁约束核聚变(托卡马克)EAST全超导非圆截面核聚变实验装置中国新一代热核聚变装置EAST日首次成功完成了放电实验,获得电流200千安、时间接近3秒的高温放电。[2]
负责这一项目的等离子体所所长李建刚研究员说,此次实验实现了装置内部1亿度高温,等离子体建立、圆截面放电等各阶段的物理实验,达到了预期效果。
EAST装置是中国耗时8年、耗资2亿元人民币自主设计、自主建造而成的。
美、法等国在20世纪80年代中期发起了耗资46亿欧元的国际热核实验(ITER)计划,旨在建立世界上第一个受控热核聚变实验反应堆,为人类输送巨大的清洁能量。这一过程与太阳产生能量的过程类似,因此受控热核聚变实验装置也被俗称为“人造太阳”。[3]
中国于2003年加入ITER计划。位于安徽合肥的中科院等离子体所是这个国际国际热核聚变实验堆装置示意图科技合作计划的国内主要承担单位,其研究建设的EAST装置稳定放电能力为创记录的1000秒,超过世界上所有正在建设的同类装置。
EAST大科学工程总经理万元熙教授说,与ITER相比,EAST在规模上小很多,但两者都是全非圆截面,即两者的位形及主要的工程技术基础是相似的,而EAST至少比ITER早投入实验运行10至15年。
据科技日报日消息,美国老牌军工巨头洛克希德马丁公司近日宣布,其已在开发一种基于核聚变技术的能源方面取得技术突破,第一个小至可安装在卡车后端的小型反应堆有望在十年内诞生。[4]
从长远来看,核能将是继石油、煤和天然气之后的主要能源,人类将从“石油文明”走向“核能文明”。
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