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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