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核聚变的秘密,你知道吗?

科普小知识2022-10-22 17:01:27
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核聚变也称为核聚变、聚变反应或彻底改变反应。它指的是一种核反应形式,其中小质量的原子核,主要是氘或氚,在超高温高压下相互聚合,产生新的更重的原子核氦,伴随着巨大的能量释放。

原子核中有大量的能量,从一个原子核到另一个原子核的变化通常伴随着能量的释放。

在正常情况下,氘和氚的混合状态不会产生持续的核聚变。由于原子核之间的距离小于10fm,会有核力,所以原子核必须被外部能量聚集。即使在太阳的中心,那里的温度极高,密度极高,每个质子参与聚变也需要数十亿年。为了在实践中应用核聚变,必须大大提高核利用率:必须将温度提高到几千万度,或者必须施加很大的压力。劳森判据是密度和压力实现自持聚变反应和获得能量的必要条件。这一标准自20世纪50年代氢弹爆炸成功以来就已为人所知,但在地球上很难实现劳森标准。

科学家正在努力研究受控核聚变。核聚变可能成为未来的能源。

海水中氘含量丰富。海水中6500个氢原子中大约有一个氘原子,海水中的氘总量约为450万亿吨。每升海水中所含氘的完全融合所释放的融合能量相当于300升汽油燃料的能量。根据世界消耗的能量,海水中氘的聚变能可以持续数百亿年。

氚可以由锂制成。锂主要由锂-6和锂-7同位素组成。锂-6在吸收热中子后会变成氚并释放能量。锂-7需要吸收快中子才能变成氚。虽然地球上锂的储量比氘少得多,但也有2000多亿吨。在人类使用氘和氘聚变的时代,用它来制造氚已经足够了。因此,核聚变能源是一种取之不尽的新能源。

在地球上人类生存的可预见时期,水中的氘足以满足未来数十亿年人类对能源的需求。从这个意义上说,地球上的聚变燃料无限丰富,足以满足未来的需求。聚变能源的发展将“一劳永逸地”解决人类的能源需求。

那为什么我们不能有效利用这么好的能量呢?这是因为我们能做的核聚变(就像氢弹的爆炸一样)仍然没有被完全控制。当我们能完全掌握核聚变的能量大小、范围和可持续性时,我们就能充分利用这项技术来影响我们的生活。

科学发展的进步使我们能够更好地利用能源。许多事情仍然需要不断的探索和研究。让我们共同努力,把我们的家园建设得更好!

原理:核聚变,即当轻原子核(如氘和氚)结合成重原子核(如氦)时,释放出巨大的能量。

核聚变指的是一种核反应形式,其中小质量的原子核,主要是氘或氚,在一定条件下,太阳的能量来自其中心的热核聚变(如超高温和高压),原子核相互聚合产生新的更重质量的原子核,伴随着巨大的能量释放。原子核从一个原子核到另一个原子核的变化通常伴随着能量的释放。