聚变反应到底是怎么进行的?
来源:江南娱乐-意甲尤文图斯亚
时间:2024-08-17 13:10:35
热度:
聚变反应到底是怎么进行的?【专家解说】:两个轻的原子核相碰,可以形成一个原子核并释放出能量,这就是聚变反应,在这种反应中所释放的能量称聚变能。聚变能是核能利用的又一重要途径。 最重
【专家解说】:两个轻的原子核相碰,可以形成一个原子核并释放出能量,这就是聚变反应,在这种反应中所释放的能量称聚变能。聚变能是核能利用的又一重要途径。
最重要的聚变反应有:
式中D是氘核(重氢)、T是氚核(超重氢)。以上两组反应总的效果是:
即每“烧’掉6个氘核共放出43.24MeV能量,相当于每个核子平均放出3.6MeV。它比n+裂变反应中每个核子平均放出200/236=0.85MeV高4倍。因此聚变能是比裂变能更为巨大的一种核能。
核聚变能利用的燃料是氘(D)和氚。氘在海水中大量存在。海水中大约每600个氢原子中就有一个氘原子,海水中氘的总量约40万亿吨。每升海水中所含的氘完全聚变所释放的聚变能相当于300升汽油燃料的能量。按目前世界消耗的能量计算,海水中氘的聚变能可用几百亿年。氚可以有锂制造。锂主要有锂-6和锂-7两种同位素。锂-6吸收一个热中子后,可以变成氚并放出能量。锂-7要吸收快中子才能变成氚。地球上锂的储量虽比氘少得多,也有两千多亿吨。用它来制造氚,足够用到人类使用氘、氘聚变的年代。因此,核聚变能是一种取之不尽用之不竭的新能源。
在可以预见的地球上人类生存的时间内,水的氘,足以满足人类未来几十亿年对能源的需要。从这个意义上说,地球上的聚变燃料,对于满足未来的需要说来,是无限丰富的,聚变能源的开发,将“一劳永逸”地解决人类的能源需要。六十多年来科学家们不懈的努力,已在这方面为人类展现出美好的前景。
典型的聚变反应是
411H—→42He+20-1e+2.67×107eV
21H+21H—→32He+10n+3.2×106eV
21H+21H—→31H+11H+4×106eV
31H+21H—→42He+10n+1.76×107eV
后三个反应的净反应是
521H—→42He+32He+11H+210n+2.48×107eV
即每5个21H聚变后放出2.48×107eV能量。
氘是相当丰富的氢同位素,在海洋中每6500个氢原子就有1个氘原子,这意味着海洋是极大量氘的潜在来源。仅在1L海水中就有1.03×1022个氘原子,就是说每1Km3海水中氘原子所具有的潜在能量相当于燃烧13600亿桶原油的能量,这个数字约为地球上蕴藏的石油总储量。
要使原子核之间发生聚变,必须使它们接近到飞米级。要达到这个距离,就要使核具有很大的动能,以克服电荷间极大的斥力。要使核具有足够的动能,必须把它们加热到很高的温度(几百万摄氏度以上)。因此,核聚变反应又叫热核反应。原子弹爆炸产生的高温可引起热核反应,氢弹就是这样爆炸的。
受控核聚变是等离子态的原子核在高温下有控制地发生大量原子核聚变的反应,同时释放出能量。氘是最重要的聚变燃料,海洋是氘的潜在来源,一旦能实现以氘为基本燃料的受控核聚变,人们就几乎拥有了取之不尽、用之不竭的能源。氢弹爆炸释放出来的大量聚变能、原子弹爆炸释放出来的大量裂变能,都是不可控制的。在第一颗原子弹爆炸后仅十多年,人们就找到控制裂变反应的办法,并建成了裂变电站。原以为氢弹炸爆后能建成聚变电站,但并不如此简单,即使在地球条件下能发生的聚变反应:
31H+21H—→42He+10n+1.76×107eV
也只能在极高的温度(>4000℃)和足够大的碰撞几率条件下,才能大量发生。因此实际可作为能源使用的受控热核聚变反应,必须在产生并加热等离子体到亿万摄氏度高温的同时,还要有效约束这一高温等离子体。这就是近几十年内研究的难题和期望攻克的目标。我国的中科院物理所、中科院等离子物理所、西南物理研究院在实验工程和理论研究各方面都做了许多的工作,也取得了许多重要的进展。
上一篇:光的利用
-
航空母舰利用的核能是在核反应堆中轻核聚变释放的能量,它属于一种新能源吗?2024-08-17
-
太阳能是在太阳内部是氢原子核发生______(选填“裂变”或“聚变”),释放出的核能.太阳能电池是把太阳2024-08-17
-
(选修3-5选做题)核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应,释放出大量核能。核反应方程式 U2024-08-17
-
按照能源是将下列进行排序:发电机,钻木取火,柴薪燃料,核反应堆,蒸汽机,天然火种2024-08-17
-
下列关于核能的说法中正确的是 A. 物质由分子组成,任何原子内部都有原子核,所以利用任何物质都能获得核能 B. 人类目前获取核能的途2024-08-17
-
什么是核聚变2024-08-17
-
我国核能利用是主攻核聚变还是行波堆快堆????????2024-08-17
-
核反应堆的作用2024-08-17
-
关于核能,下列说法中正确的是( )A.任何物质都能得到核能B.自然界只有在人为条件下才能发生核聚变2024-08-17
-
下列关于能源的说法中正确的是A.煤、石油是当今人类利用的主要能源,它们是可再生能源B.核反应堆中发生的是不可控制的核裂变C.风能2024-08-17
-
下列关于核能的说法中正确的是 A. 用人工控制链式反应的速度,和平利用核能,这就是原子弹的原理 B. 重核裂变时放出能量,而轻核聚变时2024-08-17
-
面对资源问,个个国家都在研究核能:利用核聚变技术最大的难题是什么.2024-08-17
-
核电站是利用反应堆里轴发生裂变释放出什么能?通过回路转化为高温蒸汽的什么能/在通过汽轮机转化为什么能2024-08-17
-
核电站的核心设备是A.核反应堆B.汽轮发电机C.热交换器D.冷凝器2024-08-17
-
在太阳内部,氢原子核在超高温下发生( ),释放出巨大的核能;核电站利用的是核反应堆内的轴核发生( )时2024-08-17