聚变,即轻原
(氘和氚)结合成较重的原
(氦)时放
大能量。
反应[1],或原
的聚变反应,是当前很有前途的新能源。参与
反应的轻原
,如氢(氕)、氘、氚、锂等从
运动获得必要的动能而引起的聚变反应(参见
聚变)。
反应是氢弹爆炸的基础,可在瞬间产生大量
能,但目前尚无法加以利用。如能使
反应在一定约束区域
,
据人们的意图有控制地产生与
行,即可实现受控
反应。这正是目前在
行试验研究的重大课题。受控
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。
[编辑本段]定义
聚变是指由质量小的原
,主要是指氘或氚,在一定条件
(如超
温和
压),发生原
互相聚合作用,生成新的质量更重的原
,并伴随着
大的能量释放的一
反应形式。原
蕴藏
大的能量,原
的变化(从一
原
变化为另外一
原
)往往伴随着能量的释放。如果是由重的原
变化为轻的原
,叫
裂变,如原
弹爆炸;如果是由轻的原
变化为重的原
,叫
聚变,如太
发光发
的能量来源。
相比裂变,
聚变几乎不会带来放
污染等环境问题,而且其原料可直接取自海
的氘,来源几乎取之不尽,是理想的能源方式。
目前人类已经可以实现不受控制的聚变,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
聚变的速度和规模,实现持续、平稳的能量输
。科学家正努力研究如何控制
聚变,但是现在看来还有很
的路要走。
目前主要的几可控
聚变方式:
超声波聚变
激光约束(惯约束)
聚变
磁约束聚变(托卡
克)
[编辑本段]补充容
每克氘聚变时所释放的能量为5.8x108kj,大于每克铀235裂变时所释放的能量(8.2x107kj)。从能源的角度考虑,聚变有几个方面比
裂变优越:其一,聚变产
是稳定的氦
,没有放
污染产生,没有难于
理的废料;其二,聚变原料氘的资源比较丰富,在海
氘和氢之比为1.5x10-4∶1,地球上海
总量约为1018吨,其
蕴藏着大量的氘,提炼氘比提炼铀容易得多。遗憾的是这个聚变反应需要非常
的温度,以克服两个带正电的氘
之间的
大排斥力(从理论计算,要克服这
库仑斥力需要109c的
温)。氢弹的制造原理,就是利用一个小的原
弹作为引爆装置,产生瞬间
温引发上述聚变反应发生
烈爆炸。氢元素的几
同位素之间能发生多
聚变反应,这
变化过程存在于宇宙之间,太
辐
来的
大能量就来源于这类
聚变。但我们目前尚没有办法在地球上利用这类
聚变发电,怎样能取得这样
的温度?用什么材料制造反应
?怎样控制聚变过程等各
问题尚无答案。
补充:国
聚变装置的最新消息:
新华网合9月29日电(记者喻菲蔡
程士华)世界领先的
国新一代
聚变装置east28日首次成功完成了放电实验,获得电
200千安、时间接近3秒的
温等离
放电。
负责这一项目的国科学院等离
所所
李建刚研究员在接受新华社记者采访时说,此次实验实现了装置
1亿度
温,等离
建立、圆截面放电等各阶段的
理实验,达到了预期效果。
工艺鉴定组专家、科院基础科学研究局金铎研究员在实验后的新闻发布会上宣布,east通过国家“九五”大科学工程工艺鉴定。参与east研究合作的
国通用原
能公司盖瑞·杰克逊博士说:“east成为世界上第一个建成并真正运行的全超导非圆截面
聚变实验装置,它将在未来10年
保持世界先
平。”
据了解,east装置是国耗时8年、耗资2亿元人民币自主设计、自主建造而成的。
记者在实验控制室看到,这个近似圆形的大型
由特
无磁不锈钢建成,
约12米、直径约5米,据介绍其总重量达400吨。
李建刚研究员说,与国际同类实验装置相比,east是使用资金最少、建设速度最快、投运行最早、运行后获得等离
放电最快的先
聚变实验装置。
“这意味着人类在聚能研究利用领域取得重大
步,也标志着
国在这一领域
国际先
平”,李建刚说。
人们认识聚变是从氢弹爆炸开始的。氢弹爆炸时释放
极大的能量,给人类带来的是灾难。而科学家们却希望发明一
装置,可以有效地控制“氢弹爆炸”的过程,让能量持续稳定的输
,以解决人类面临的能源短缺危机。
、法等国在20世纪80年代
期发起了耗资46亿欧元的国际
实验反应堆(iter)计划,旨在建立世界上第一个受控
聚变实验反应堆,为人类输送
大的清洁能量。这一过程与太
产生能量的过程类似,因此受控
聚变实验装置也被俗称为“人造太
”。
国于2003年加
iter计划。位于安徽合
的
科院等离
所是这个国际科技合作计划的国
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,但两者都是全超导非圆截面托卡克,即两者的等离
位形及主要的工程技术基础是相似的,而east至少比iter早投
实验运行10至15年。因此,无论从人才培养和奠定工程技术及
理基础的角度上说,east都将为iter计划
重要的、实质
的贡献,并
而为人类开发和最终使用
聚变能
重要贡献。
不过,万元熙研究员说,虽然“人造太”的奇观在实验室
初现,但离真正的商业运行还有相当
的距离,它所发
的电能在短时间
还不可能
人们的家
。但他预测,
据目前世界各国的研究状况,这一梦想最快有可能在30-50年后实现。
万元熙说,未来的稳态运行的聚堆用于商业运行后,所产生的能量够人类用数亿年乃至数十亿年。从
远来看,
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“
能文明”。
[编辑本段]原理
简单的回答:据
因斯坦质能方程e=mc2.
原发生聚变时,有一
分质量转化为能量释放
来。
只要微量的质量就可以转化成很大的能量。
两个轻的原相碰,可以形成一个原
并释放
能量,这就是聚变反应,在这
反应
所释放的能量称聚变能。聚变能是
能利用的又一重要途径。
最重要的聚变反应有:
式d是氘
(重氢)、t是氚
(超重氢)。以上两组反应总的效果是:
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