凯博的意思:核聚变要在近亿度高温条件下进行,这时所有物质都被气化,那么怎样产生高热,又用什么装它呢?

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1991年11月9日17时21分,物理学家们用欧洲联合环形聚变反应堆在1.8秒种里再造了“太阳”,首次实现了核聚变反应,温度高达2×108℃,为太阳内部温度的10倍,产生了近2兆瓦的电能,从而使人类多年来对于获得充足而无污染的核能的科学梦想向现实大大靠近了一步。

核聚变反应堆主体是用一种球形磁场来约束的,而不是直接将反应核心与普通物质直接接触。现在,科学家普遍研究的是一种叫做“托卡马克”的装置,它在物理学上又称做“磁线圈圆环室”,是一个由封闭磁场组成的“容器”,依靠超导电流产生的强大磁场产生高温。

对于这样的高温来说,装置的耐热性几乎无关紧要,最要紧的是磁约束的可靠性。

应当指出,磁场也是物质。

核聚变要在近亿度高温条件下进行,地球上原子弹爆炸时可以达到这个温度。用核聚变原理造出来的氢弹就是靠先爆发一颗核裂变原子弹而产生的高热,来触发核聚变起燃器,使氢弹得以爆炸。但是,用原子弹引发核聚变只能引发氢弹爆炸,却不适用于核聚变发电,因为电厂不需要一次惊人的爆炸力,而需要缓缓释放的电能。
关于核聚变的“点火”问题,激光技术的发展,使可控核聚变的“点火”难题有了解决的可能。目前,世界上最大激光输出功率达100万亿瓦,足以“点燃”核聚变。除激光外,利用超高额微波加热法,也可达到“点火”温度。世界上不少国家都在积极研究受控热核反应的理论和技术,美国、俄罗斯、日本和西欧国家的研究已经取得了可喜的进展。
1991年11月9日17时21分,物理学家们用欧洲联合环形聚变反应堆在1.8秒种里再造了“太阳”,首次实现了核聚变反应,温度高达2×108℃,为太阳内部温度的10倍,产生了近2兆瓦的电能,从而使人类多年来对于获得充足而无污染的核能的科学梦想向现实大大靠近了一步。

核聚变研究的最终目标是建成聚变能核电站。

全世界现有20多个国家建成400多个核电站,发电量占全世界16%,我国建有3座核电站。这些核电站基本均是利用核裂变进行发电。虽然核聚变释放的能量比核裂变大数千倍,并且反应原料丰富、辐射较小,对环境不造成污染,但由于核聚变会产生上亿度的高温和高压,人们目前尚不能完全控制。

尽管国际上对受控核聚能研究中,偏滤器形态下的放电研究已有20年历史,但我国因技术方面的困难却一直未能开展。经过我国100余名科学家的不懈努力,在成功掌握等离子体控制技术,实现重复稳定放电后,终于成功实现了偏滤器位形放电。这使我们距离可控热核聚变发电又近了一步。

由于聚变核燃料氘在海水中储量丰富,核聚变也就能最终解决困扰世界的能源危机。据专家估计,在不久的将来,人们便能用上源源不断、洁净无污的核电能了。

名词链接

托卡马克:一种核聚变物理实验装置,它利用环形超导磁场,对等离子体进行加热、约束,创造可以控制的产生聚变的物理条件。

核裂变能:是指重元素(如铀、钍)的原子核发生分裂反应时所释放的能量,原子弹爆炸释放的便是核裂变能。

核聚变能:是指轻元素(如氘、氚)的原子核发生聚合反应时所释放的能量。太阳释放的能量即是核聚变能。

目前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,但是现在看来还有很长的路要走。

目前主要的几种可控核聚变方式:

超声波核聚变
激光约束(惯性约束)核聚变
磁约束核聚变(托卡马克)
核聚变
比原子弹威力更大的核武器—氢弹,就是利用核聚变来发挥作用的。核聚变的

过程与核裂变相反,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,比如氢的同位素氘(dao)、氚(chuan)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。

核聚变能释放出巨大的能量,但目前人们只能在氢弹爆炸的一瞬间实现非受控

的人工核聚变。而要利用人工核聚变产生的巨大能量为人类服务,就必须使核聚变

在人们的控制下进行,这就是受控核聚变。

实现受控核聚变具有极其诱人的前景。不仅因为核聚变能放出巨大的能量,而

且由于核聚变所需的原料——氢的同位素氘可以从海水中提取。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100升汽油燃烧释放的能量。全世界的海

水几乎是“取之不尽”的,因此受控核聚变的研究成功将使人类摆脱能源危机的困

扰。

但是人们现在还不能进行受控核聚变,这主要是因为进行核聚变需要的条件非

常苛刻。发生核聚变需要在1亿度的高温下才能进行,因此又叫热核反应。可以想象,

没有什么材料能经受得起1亿度的高温。此外还有许多难以想象的困难需要去克服。

尽管存在着许多困难,人们经过不断研究已取得了可喜的进展。科学家们设计

了许多巧妙的方法,如用强大的磁场来约束反应,用强大的激光来加热原子等。可

以预计,人们最终将掌握控制核聚变的方法,让核聚变为人类服
利用核能的最终目标是要实现受控核聚变。裂变时靠原子核分裂而释出能量。聚变时则由较轻的原子核聚合成较重的较重的原子核而释出能量。最常见的是由氢的同位素氘(读"刀",又叫重氢)和氚(读"川",又叫超重氢)聚合成较重的原子核如氦而释出能量。 核聚变较之核裂变有两个重大优点。一是地球上蕴藏的核聚变能远比核裂变能丰富得多。据测算,每升海水中含有0.03克氘,所以地球上仅在海水中就有45万亿吨氘。1升海水中所含的氘,经过核聚变可提供相当于300升汽油燃烧后释放出的能量。地球上蕴藏的核聚变能约为蕴藏的可进行核裂变元素所能释出的全部核裂变能的1000万倍,可以说是取之不竭的能源。至于氚,虽然自然界中不存在,但靠中子同锂作用可以产生,而海水中也含有大量锂。

第二个优点是既干净又安全。因为它不会产生污染环境的放射性物质,所以是干净的。同时受控核聚变反应可在稀薄的气体中持续地稳定进行,所以是安全的。

目前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,把等离子体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。按照目前技术水平,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惯性约束法。惯性约束核聚变是把几毫克的氘和氚的混合气体或固体,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(反作用力是一种惯性力,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,只有几个皮秒(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,使惯性约束核聚变仍是可望而不可及的。

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。

距离远点不结了,空气又不是热的良好导体,就好比你点个蜡烛,周围的纸会着吗?

我没记错的话,核聚变是氘核和氚核的结合形成大分子的过程,金属都是直接由原子构成的(即物理中的单原子分子)所以与温度没什么关系吧,温度升高,分子运动加快会促进反映速率。
有的知识我记不清啦,我也不是主要学这个的,如有错的话请高人指教。

简单来说,用磁场来制作“边界”,这样就行了