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可控核聚变,可控核聚变小说
可控核聚变技术是什么?
核聚变是两个较轻的原子核聚合为一个较重的原子核,并释放出能量的过程。自然界中最容易实现的聚变反应是氢的同位素——氘与氚的聚变,这种反应在太阳上已经持续了50亿年。可控核聚变俗称人造太阳,因为太阳的原理就是核聚变反应。(核聚变反应主要借助氢同位素。核聚变不会产生核裂变所出现的长期和高水平的核辐射,不产生核废料,当然也不产生温室气体,基本不污染环境)
人们认识热核聚变是从氢弹爆炸开始的。
科学家们希望发明一种装置,可以有效控制“氢弹爆炸”的过程,让能量持续稳定的输出。
不可控核聚变能干什么?
是指核聚变反应不能得到有效的控制,产生了过多的能量释放,导致反应失控的情况。这种情况下,不可控核聚变能可能会引发严重的事故,释放出大量放射性物质和能量。
不可控核聚变能可能导致以下事故或后果:
1. 核泄漏:核聚变反应失控会导致反应堆的破裂,释放出大量放射性物质到环境中,威胁到人类和生态系统的健康。
2. 核爆炸:过多的能量释放可能导致类似核弹爆炸的效果,破坏周围的建筑物和基础设施,造成大范围伤亡和破坏。
3. 辐射污染:放射性物质的释放可能会导致周围环境的长期污染,影响到大范围的土壤、水源和空气质量。
4. 社会经济影响:核事故可能导致经济损失和社会混乱,包括人员疏散、基础设施恢复和环境修复等方面的成本。
因此,不可控核聚变能是非常危险和具有破坏力的,应该尽一切努力避免和控制。
可控核聚变反应堆是什么意思?
核聚变(Nuclear fusion)就是小质量的两个原子合成一个比较大的原子,而核裂变(Nuclear fission)就是一个大质量的原子分裂成两个比较小的原子。这两个过程都会释放出大量的能量。
结合可控/不可控,可以将目前的核能研究分为四个方面。目前人类已经实现了可控+不可控的核裂变以及不可控的核聚变,唯一没有实现的就是可控核聚变。
正常情况下,两个原子核由于自身都带正电会彼此排斥,这种排斥力被称为库仑斥力,如果想完成核聚变必须要克服库仑斥力才能让原子核聚集到一起。也就是说要给与原子足够高的动能,而原子的高动能的宏观表征就是温度。只有当物质的温度足够高才能使其原子核和电子分开,这种状态的物体被称为"等离子体"。当等离子体中的质子和中子距离在一定范围内,会产生核力,将其聚合在一起,这就是核聚变。
不难看出核聚变不但需要高温环境,并且还需要有足够多的原子。也就是说温度T和密度p决定了核聚变产生的功率。而如果希望稳定的输出能量,要保持这样稳定的高温高压的环境足够长的时间。所以封闭时间t也称为聚变的一个重要衡量指标。温度、密度和时间也称为聚变三要素,他们的乘积(
)决定了核聚变产生的能量。由于密度提高一般会对封闭空间带来巨大挑战,所以目前一般采用提高温度的方式来增加聚变能量,这也是为什么中国环流器二号M装置将等离子体温度提高到太阳内部温度10倍的原因。
可控核聚变能运行多久?
只有几十秒。可控核聚变只在实验室运行了几十秒,还没有商业运行。如果实现可控核聚变商业运行,即人造太阳,那将是一次能源革命,将颠覆玩在所有的能源形式,使能源变得十分便宜。但难度极大,因为核聚变的温度上亿度,没有任何设备能够承受。
可控核聚变造出来了吗?
目前还没有实现可控核聚变。尽管科学家们一直在进行相关的研究和实验,但要实现可控核聚变仍然存在许多技术挑战。
核聚变是太阳和其他恒星提供能量的基本机制,也是一种潜在的清洁能源来源。然而,要实现可控核聚变需要控制高温等离子体的长时间稳定性,并且能够从核聚变中产生可用的能量。目前最有希望的可控核聚变技术是磁约束聚变和惯性约束聚变。
磁约束聚变使用磁场来约束等离子体,并使其达到足够高的温度和密度以实现核聚变。目前最大的磁约束聚变装置是国际热核聚变实验堆(ITER),预计将在未来几年内开始运行。
惯性约束聚变则是使用激光或粒子束等能量源将聚变材料加热并压缩到足够高的密度和温度。这种方法还在研究和发展阶段,仍然需要解决很多技术问题。
尽管可控核聚变目前尚未实现,但科学家们正在不断努力,相信在未来的几十年内可能会取得重要的突破。