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第五百零九章 可控核聚变(2 / 4)

界堆,绝对不会发生类似前苏联切尔诺贝利核(裂变)电站的事故,它是安全的。因此,聚变能是一种无限的、清洁的、安全的新能源。其实,人类已经实现了氘氚核聚变——氢弹爆炸,但那种不可控制的瞬间能量释放只会给人类带来灾难。

也就是说,氢弹爆炸这就是不可控的核聚变,而人类需要的乃是可以控制的核聚变,相比于核裂变,核聚变有着更多的优势,而且不会有任何污染物产生,乃是最安全可靠高效的能源!

而且放出能量的强度,也是核裂变的十倍数十倍以上,只有核聚变才是未来人类的追求!

而在追求可控核聚变的路上,人类也已经走过了相当漫长心酸艰难的路程,但是距离真的成功,可以生产,还有着遥不可及的漫长距离!

托卡马克是前苏联科学家于上世纪60年代发明的一种环形磁约束装置。美、日、欧等发达国家的大型常规托卡马克在短脉冲(数秒量级)运行条件下,做出了许多重要成果。等离子体温度已达4.4亿度;脉冲聚变输出功率超过16兆瓦;Q值(表示输出功率与输入功率之比)已超过1.25。所有这些成就都表明:在托卡马克上产生聚变能的科学可行性已被证实。但这些结果都是在数秒时间内以脉冲形式产生的,与实际反应堆的连续运行仍有较大的距离,其主要原因在于磁容器的产生是脉冲形式的。

受控热核聚变能研究的一次重大突破,就是将超导技术成功地应用于产生托卡马克强磁场的线圈上,建成了超导托卡马克,使得磁约束位形的连续稳态运行成为现实。超导托卡马克是公认的探索、解决未来具有超导堆芯的聚变反应堆工程及物理问题的最有效的途径。目前,全世界仅有俄、日、法、中四国拥有超导托卡马克。法国的超导托卡马克Tore-supra体积是HT-7的17.5倍,它是世界上第一个真正实现高参数准稳态运行的装置,在放电时间长达120秒条件下,等离子体温度为两千万度,中心密度每立方米1.5×1019,放电时间是热能约束时间的数百倍。

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

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