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火狐体育网址多少:诱人的核聚变科学家:06吨核聚变燃料相当于200万吨优质煤
日期:2022-10-02 05:52:09 | 来源:火狐体育入口 作者:火狐体育客户端

  的现实问题摆在眼前之后,各国的科学家都在积极地寻找一种新能源,意图替代这些老能源。

  核聚变有多诱人呢?科学家曾表示0.6吨核聚变燃料,相当于200万吨优质煤,那么核聚变还有其他什么优势?不如让我们一起来看看。

  核聚变是核能利用的一种方式,也可以称为核融合。其中的核主要是指质量小的原子,如氘、氦-3等。使用高温或者高压的方式,让核外电子挣脱原子核的束缚,随后再让两个原子核相互吸引聚合,形成更大的核心,质量的损失伴随着巨大能量的释放。像我们熟悉的氢弹爆炸,就是核聚变的结果。

  大家熟悉的太阳内部就一直在做着核聚变反应,这种反应使得它可以释放出大量的能量,比如1千克全部聚变释放的能量相当于11000吨标准煤燃烧释放的能量。

  原子核的聚合听起来非常容易,但是操作起来其实十分困难,为什么这么说呢?因为原子核本身都带有正电,所以它们二者之间有着同性相斥的原理,不过值得一提的是,原子核的质量越轻其静电斥力就越小。

  那么核聚变到底有什么优势呢?首先从它的原料来看,核聚变使用的原子核越轻越好,因此它的最佳燃料就是氘与氚。海水当中恰好就蕴含着大量这种元素,根据统计来看, 每升海水当中有0.03g氘。而地球上70%的地方都是海洋,因此粗略估计海水当中氘这种元素的数量至少有45万亿吨。

  核聚变的产能极其高效。按照一个100万千瓦时的电站一年燃烧的燃料来看,假如它是燃油发电厂的线万吨燃油,如果是以煤炭为燃料的传统燃煤电厂每年则需要燃烧200万吨优质煤。但是假设这一电站使用的是核聚变的方式,每年就只需要消耗0.6吨氘就足够了。

  仅需0.6吨氘进行核聚变,就可以轻松等同200万吨优质煤,这个产能高出了多少倍不言而喻。

  清洁无污染、安全可靠的特性。可能会有人感到疑惑核辐射不是一种十分严重的污染吗?这是因为核污染这一词给我们留下了深刻的印象,不论是切尔诺贝利核电站爆炸还是日本福岛核电站泄漏,似乎都向我们证明核能的不安全性。

  核聚变不同,它在进行反应之后产生的废料是一种惰性气体,这种气体叫做“氦”,它不会产生放射性物质,因此不可能污染环境。此外核聚变反应是一环套一环的,只要去掉这个连环当中的任何一环就可以彻底终止核聚变。因此它比核裂变更加稳定安全,受外界影响较小。

  “同性相斥”这一点,诚然,在实验当中想把两个本就“老死不相往来”的原子核聚合在一起受到的限制实在是太多了。我们所说的氢弹爆炸虽然是通过核聚变的方式,但它属于不受控的核聚变。

  一定要先让核聚变变成“可控”的,这就是现在全世界各国都在研究的可控核聚变。

  现代人类可以实现的可控核聚变依然停留在第一代,也就是基于氘-氚聚变。可是氚是靠中子与锂-6( 6Li)反应生产出来的, 即n +6Li→T+4He , 这就涉及了锂资源的问题。

  其它辅助合成的原料却非常稀少,这就在无形之中提高了核聚变的成本。再说,现在人类并未掌握安全实现持续可控核聚变的方法。

  可控核聚变都还要经历一个漫长而又艰难的阶段。科学家们表示,从现代科技探索的发展程度来看,很难说要经过多少年才能真正拨开迷雾见彩虹。接下来,我们可能要在这方面投入更多的财力和精力,毕竟足够的量变才能促使质变的产生,相信在不断地积累之下,可控核聚变研究迟早有一天能符合我们的预期和需求。

  “核裂变”发电。可是核裂变发电能量好像并没有多高,目前主流的发电方式仍旧是煤炭发电,那么核裂变发电与核聚变相比哪一个更好呢?

  直到2005年1月,全世界30个国家的共439座核电机组在运行,总装机容量36000万千瓦,总发电量25000亿度。其中,中国大陆9台机组,装机容量660万千瓦,发电量420亿度。

  核裂变发电站的优点是体积小能量大,与传统化石燃料相比效益更大。并且它的污染与火力发电相比也小得多,起码不会释放二氧化碳等温室气体。但是缺点也很明显,比如发电时使用的放射性核废料要怎样妥善处理的问题。因为核废料的辐射性还是很强的,假如随意丢弃处理就会影响到人们的生命安全,这也是日本排放核废水引起众怒的原因。

  核聚变与之相比就要安全得多,大家通过前文就已经知道了核聚变并不会产生放射性物质,只会产生氦这种惰性气体,对于环境和人类并没有什么危害。所以假如未来人们可以利用核聚变来发电,就不用像现在这样担心核废料如何处理了。此外,核聚变的产能性比核裂变还要高,到时候“电”会成为生活当中最廉价的能源。

  飞船的速度和飞行距离都取决于它所使用的燃料,换言之只要使用的燃料足够优秀,那么飞出太阳系就变得很容易。比如电影阿凡达当中使用的瓦尔基里航天飞机,小说《三体》当中描述的未来人类战舰。这些高科技飞船的燃料都得益于核聚变反应,由此可见,核聚变与我们实现星际旅行的梦想是密切相关的。

  理想状态下的核聚变推进器可以使飞船达到30000公里/秒,虽然和光速相比还差一大截儿,但是对比现在的飞船运行速度还是优秀多了。在这种速度的加持之下,人类不论是开展星际移民还是星际旅行,都变得容易多了。

  这个人造的中国太阳正是我国的“中国环流器二号M”,它是我国研制的新一代可控核聚变研究实验装置。这一装置是我国规模最大、参数最高的磁约束可控核聚变实验装置,离子温度可以达到1亿摄氏度以上。

  2019年9月30日时,ITER主机安装一号合同正式在北京达成,中国企业在这之中担任着重要的角色。从中国目前的可控核聚变研究成果来看,未来我国在这个领域会拥有更大的话语权。

  中核集团董事长余剑锋豪情满怀地总结:通过国际竞标拿到了ITER项目最核心部分的安装工程,证明我们的团队在世界上是领先的。

  将会给人类社会带来像过去“工业革命”式的跨越。等到那时,电能将无处不在,汽车、飞机等也不用再燃烧化石燃料,地球也会因为人类减少污染而得到生态恢复。