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衰变的聚变核心有什么用

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衰变的聚变核心有什么用

核聚变指的是在几百万的高温条件下,氢核之间相互聚合形成新的氦核,并释放巨大能量的过程。研究核聚变是为了实现核聚变的可控,可以为人类社会提供很大的能量来源。

什么是核聚变?

说通俗点,就是可以电解海水,到时候就不怕淡水匮乏了,还可以降低电力成本,可以在某种程度上代替石油,这样对生态环境也有好处,可以对粮食蔬菜进行光合作用,就不怕天灾了。这只是某一些,还有的作用看有智慧的人们怎么利用他

产生巨大的能量,可以产生强大的杀伤力,目前只能用于制作氢弹。

太阳核心核聚变

因为太阳内部的核聚变,是由于太阳庞大的质量引起核心压强增大,最终把原子压到了核聚变。所以即便太阳的温度仅有1500万度,也能够发生核聚变。

这是因为太阳能够持续不断的提供能量,所以可以在进行核聚变反应的时候保持稳定。

因为在太阳的内部高温环境下,所有的原子都会被电离形成自有的原子和自由的电子所组成的等离子状态,这些自由的粒子在太阳的内部会通过量子微观世界当中的一种现象,叫做量子遂穿效应来推动和聚变的产生。

因为太阳的质量是非常大的,通过这种方式获得更多的能量,所以才可以保持稳定。

关于核聚变和核裂变的论文

篇关于可控核聚变的文章2009年11月12日 星期四 01:48地球上的能量,无论是以矿石燃料,风力,水力还是动植物的形式储存起来的,最终的来源都是太阳:矿石燃料是由千百万年前的动植物演变而来的,而动植物(无论是今天的还是以前的)的能量最终是要来源于食物链底端的植物的光和作用所储存的太阳能;风的起因是由于太阳对大气的加热造成的冷热不均;水力的势能一样要靠太阳的加热使处于低平位置的水体蒸发,上升,再以降水形式被“搬运”到较高位置,从而形成势能。因此,无论人类利用这其中哪一种能源,归根结底都是在利用太阳能,而太阳的能量则是来源于核聚变,因此,人类如果掌握了有序地释放核聚变的能量的办法,就等于掌握了太阳的能量来源,就等于掌握了无穷无尽的矿石燃料,风力和水力能源,一些人鼓吹的现代工业将因为没有能量来源而走向灭亡的观点也就破产了。因此,可控核聚变反应堆当之无愧地被称作“人造太阳”。我国在可控核聚变技术方面处于世界领先地位,最近即将开始运行的EAST反应堆是世界上第一个达到实用工程标准的反应堆,如果能够成功运行,那么,可控核聚变的商业发电的时日久不远了。在此,转载一篇介绍关于可控核聚变知识以及我国在这方面成就的文章,作者为中科院负责科技政策的人员:说说受控核聚变这件事核聚变首先,大家都知道,合肥的人造太阳的目的就是进行受控核聚变的研究,这个不多说了,先说说受控核聚变这件事情吧。1939年,美国物理学家贝特通过实验证实,把一个氘原子核用加速器加速后和一个氚原子核以极高的速度碰撞,两个原子核发生了融合,形成一个新的原子核——氦外加一个自由中子,在这个过程中释放出了6兆电子伏的能量。这就是太阳持续45亿年发光发热的原理。早在1933年,核聚变的原理就被提出,而5年后,改变世界格局的核裂变才被发现。核聚变反应堆的原理很简单,很好理解,只不过实现起来对于当时的人类技术水准,几乎是不可能的。第一步,作为反应体的混合气必须被加热到等离子态——也就是温度足够高到使得电子能脱离原子核的束缚,原子核能自由运动,这时才可能使得原子核发生直接接触,这个时候,需要大约10万摄氏度的温度。第二步,为了克服库伦力,也就是同样带正电子的原子核之间的斥力,原子核需要以极快的速度运行,得到这个速度,最简单的方法就是——继续加温,使得布朗运动达到一个疯狂的水平,要使原子核达到这种运行状态,需要上亿摄氏度的温度。然后就简单了,氚的原子核和氘的原子核以极大的速度,赤裸裸地发生碰撞,产生了新的氦核和新的中子,释放出巨大的能量。经过一段时间,反应体已经不需要外来能源的加热,核聚变的温度足够使得原子核继续发生聚变。这个过程只要氦原子核和中子被及时排除,新的氚和氘的混合气被输入到反应体,核聚变就能持续下去,产生的能量一小部分留在反应体内,维持链式反应,大部分可以输出,作为能源来使用。看起来很简单是吧,只有一个问题,你把这个高达上亿摄氏度的反应体放在哪里呢?迄今为止,人类还没有造出任何能经受1万摄氏度的化学结构,更不要说上亿摄氏度了。这就是为什么一槌子买卖的氢弹已经制造了50年后,人类还没能有效的从核聚变中获取能量的唯一原因。好了,人类是很聪明的,不能用化学结构的方法解决问题,我们就用物理的试验一下。早在50年前,两种约束高温反应体的理论就产生了,一种是惯性约束。这一方法把几毫克的氘和氚的混合气体装入直径约几毫米的小球内,然后从外面均匀射入激光束或粒子束,球面内层因而向内挤压。球内气体受到挤压,压力升高,温度也急剧升高,当温度达到需要的点火温度时,球内气体发生爆炸,产生大量热能。这样的爆炸每秒钟发生三四次,并持续不断地进行下去,释放出的能量就可以达到百万千瓦级的水平。这一理论的奠基人之一就是我国著名科学家王淦昌。另一种就是磁力约束,由于原子核是带正电的,那么我的磁场只要足够强大,你就跑不出去,我建立一个环形的磁场,那么你就只能沿着磁力线的方向,沿着螺旋形运动,跑不出我的范围,而在环形磁场之外的一点距离,我可以建立一个大型的换热装置(此时反应体的能量只能以热辐射的方式传到换热体),然后再使用人类已经很熟悉的方法,把热能转换成电能就是了。苏联科学家塔姆和萨哈罗夫提出的这种方法相对于惯性约束,目前世界受控核聚变研究,主要集中在这个领域上。托卡马克实现磁力约束,需要一个能产生足够强的环形磁场的装置,这种装置就被称作“托克马克装置”——TOKAMAK,也就是俄语中是由“环形”、“真空”、“磁”、“线圈”的字头组成的缩写。早在1954年,在原苏联库尔恰托夫原子能研究所就建成了世界上第一个托卡马克装置。貌似很顺利吧?其实不然,要想能够投入实际使用,必须使得输入装置的能量远远小于输出的能量才行,我们称作能量增益因子——Q值。当时的托卡马克装置是个很不稳定的东西,搞了十几年,也没有得到能量输出,直到1970年,前苏联才在改进了很多次的托卡马克装置上第一次获得了实际的能量输出,不过要用当时最高级设备才能测出来,Q值大约是10亿分之一。别小看这个十亿分之一,这使得全世界看到了希望,于是全世界都在这种激励下大干快上,纷纷建设起自己的大型托卡马克装置,欧洲建设了联合环-JET,苏联建设了T20(后来缩水成了T15,线圈小了,但是上了超导),日本的JT-60和美国的TFTR(托卡马克聚变实验反应器的缩写)。这些托卡马克装置一次次把能量增益因子(Q)值的纪录刷新,1991年欧洲的联合环实现了核聚变史上第一次氘-氚运行实验,使用6:1的氘氚混合燃料,受控核聚变反应持续了2秒钟,获得了17万千瓦输出功率,Q值达12。1993年,美国在TFTR上使用氘、氚1:1的燃料,两次实验释放的聚变能分别为3万千瓦和56万千瓦,Q值达到了28。1997年9月,联合欧洲环创29万千瓦的世界纪录,Q值达60,持续了2秒。仅过了39天,输出功率又提高到61万千瓦, Q值达到65。三个月以后,日本的JT-60上成功进行了氘-氘反应实验,换算到氘-氚反应,Q值可以达到1。后来,Q值又超过了25。这是第一次Q值大于1,尽管氘-氘反应是不能实用的(这个后面再说),但是托卡马克理论上可以真正产生能量了。在这个大环境下,中国也不例外,在70年代就建设了数个实验托卡马克装置——环流一号(HL-1)和CT-6,后来又建设了HT-6,HT-6B,以及改建了HL1M,新建了环流2号。有种说法,说中国的托卡马克装置研究是从俄罗斯赠送设备开始的,这是不对的,HT6/HL1的建设都早于俄罗斯赠送的HT-7系统。HT-7以前,中国的几个设备都是普通的托卡马克装置,而俄罗斯赠送的HT-7则是中国第一个“超脱卡马克”装置。什么是“超脱卡马克装置”呢?回过头来说,托卡马克装置的核心就是磁场,要产生磁场就要用线圈,就要通电,有线圈就有导线,有导线就有电阻。托卡马克装置越接近实用就要越强的磁场,就要给导线通过越大的电流,这个时候,导线里的电阻就出现了,电阻使得线圈的效率降低,同时限制通过大的电流,不能产生足够的磁场。托卡马克貌似走到了尽头。幸好,超导技术的发展使得托卡马克峰回路转,只要把线圈做成超导体,理论上就可以解决大电流和损耗的问题,于是,使用超导线圈的托卡马克装置就诞生了,这就是超脱卡马克。目前为止,世界上有4个国家有各自的大型超脱卡马克装置,法国的Tore-Supra,俄罗斯的T-15,日本的JT-60U,和中国的EAST。除了EAST以外,其他四个大概都只能叫“准超托卡马克”,它们的水平线圈是超导的,垂直线圈则是常规的,因此还是会受到电阻的困扰。此外他们三个的线圈截面都是圆形的,而为了增加反应体的容积,EAST则第一次尝试做成了非原型截面。此外,在建的还有德国的螺旋石-7,规模比EAST大,但是技术水平差不多。混合燃料和燃料的来源核聚变的消耗的燃料是世界上十分常见的东西——氘,也就是重氢。新的问题出现了,仅仅有氘还是不够的,尽管氘-氘反应也是氢核聚变的主要形式,但我们人类现有条件下,根本无法控制氘-氘反应,它太猛烈了,所需要的温度要高得多,除了在实验室条件下一次性的实验外,很难让它链式反应下去——那是氢弹一样的威力。还好,人们发现了氘-氚反应的烈度要小很多,它的反应速度仅仅是氘-氘反应的100分之一,而点火温度反倒低得多,很适合人类现有条件下的利用。一个问题接着一个问题,氚不同于氘,在地球上几乎没有,现在人类的氚都是人工制造而非天然提取的,人们通常是用重水反应堆在发电之余人工制造少量的氚——它是地球上最贵的东西之一,一克氚价值超过30万美元。这么贵的原料,显然是无法接受的,幸好上帝给人类又提供了一种好东西——锂,锂的2种同位素在被中子轰击之后,就会裂变,他们的产物都是氚和氦,目前为止人类在重水堆中制造氚,用的就是将锂靶件植入反应堆的方法。回核聚变上,氚和氘反应后,除了形成一个氦原子核之外,还有一个多余的中子,并且能量很高。好了,我们只需要在核聚变的反应体之内保持一定比例的锂原子核浓度,那么核聚变产生的中子就会轰击锂核,促使锂核裂变,产生一个新的氚,这个氚则继续参与氚-氘反应,继而产生新的中子,链式反应形成了。所以,理论上我们只需要给反映体提供两种原料——氘和锂,就能实现氘-氚反应,并且维持它的进行。这两种原料还是比较容易取得的,氘在海水中的含量还是比较高的,我们只需要通过精馏法取得重水,然后再电解重水就能得到氘。而锂的资源总量虽然不如氘多,但是更容易取得一些,一方面海水中就包含足够的氯化锂,分离出来即可。另一方面,碳酸锂矿也不是稀有资源,更容易获得。ITER说到超脱卡马克,必须提到,2005年正式确定的国际合作项目ITER,也就是国际热核实验反应堆的缩写,这个项目从1985年开始,由苏联、美国、日本和欧共体提出,目的是建立第一个试验用的聚变反应堆。注意,ITER已经不是托卡马克装置了,而是试验反应堆,这是一大进步。最初方案是2010年建成一个实验堆,实现1500兆瓦功率输出,造价100亿美元。没想到因为各国想法不同,苏联解体,加上技术手段的限制,一直到了2000年也没有结果,其间美国干脆拍屁股走人——不干了,ITER陷入了胎死腹中的危险。直到2003年,能源危机加剧,各国又重视起来,首先是中国宣布加入了ITER计划,欧洲、日本和俄罗斯自然很高兴。没几天美国也想:咱们不能落后啊,加上自己在这个领域没有优势,单干划不来,于是也宣布重返计划。紧接着,有点银子又有点基础的韩国和印度也凑了进来,ITER红红火火,重张大吉。扯皮扯了20年以后,2005年ITER正式立项,地点在法国的卡达拉申,基本设计不变,力争2015年前全面完成,造价120亿美元,欧盟出40%,法、中、日、美各出10%,剩下的想让别人平摊,韩国印度不干,力争让俄国也出10%,自己出5%,不知道皮有没有扯完。ITER凑巧是拉丁语“道路”,可见大家对这个东西抱有多大的希望。很有可能,她就是人类解决能源问题的“道路”。如果ITER能成功,下一步就是利用ITER的技术,设计和建造示范商用堆,到那时,离真正的商业核聚变发电就不远了。但是ITER建设中,还有大量的技术问题需要解决,需要有一个原型可以参考,在此基础上,各国的先进超脱卡马克装置就成了设计ITER的蓝本。ITER的研究远非一个托卡马克装置,它还有很多难题需要攻克,地雷战里说“各村有各村的高招”,日本的外围设备研究就远远走在了其他国家前面,他们在托卡马克点火领域就很先进,不用高压变压器,直接使用高频电流制造核聚变点火的高温等离子体电流,就已经在日本试验成功了,大功率激光点火也接近完善。EASTEAST是目前为止,超托卡马克反应体部分,唯一能给ITER提供实验数据的装置,他的结构和应用的技术与规划中的ITER完全一样,没有的仅仅是换能部分。EAST解决了几个重要问题:第一次采用了非圆型垂直截面,目的是在不增加环形直径的前提下增加反应体的体积,提高磁场效率。第一次全部采用了液氦无损耗的超导体系。液氦是很贵的,只有在线圈材料上下功夫,尽量少用液氦,同时让液氦可以循环使用,尽量减少损耗的系统才可能投入实用。此外,EAST还是世界上第一个具有主动冷却结构的托卡马克,它的第一壁是主动冷却的,目前连接的是一个大型冷却塔,它的冷却水可以保证在长时间运行后将反应产生的热量带走,维持系统的温度平衡,一方面是为真正实现稳定的受控聚变迈出的重要一步,另一方面也是工程化的重要标志——冷却塔换成汽轮机是可以发电的。结合一些相关资料,目前世界这个领域普遍认为EAST将是第一个能长时间稳定运行的,Q值能达到1的托卡马克装置,当然这可能还要1-2年的时间。就EAST来说,从某种意义上,它就是ITER主反应体大约1/4的一个原型实验装置。自1840年以后,天朝终于也在世界上先进了一小把,这就足够值得骄傲了。新的发展方向人类没有被一个ITER限定死,很多可控核聚变领域的研究也层出不穷。前几年出现了冷核聚变的说法,就是将氘化丙酮以一定的频率进行震动,发现产生的微小气泡里面产生了核聚变,还有一部以此为背景的电影《圣徒》,但是目前看来,由于被认为不可重现,缺乏理论依据,基本可以认定是伪科学了。另外托克马克也不都是环形的,长径比到一定程度,就出现了球形的装置,造价低,有效截面大,很可能是未来的发展方向,顺便说一下,离我不到500米,就有一台这个设备——科学院物理所的SUNIST。此外,惯性约束核聚变也是一个很有前途的方向,实际上我认为惯性约束的思想很聪明,它实际上就是用很多小型的非受控核聚变实现总体的受控核聚变,它的结构要比磁性约束简单很多,它也是一个重点地研究领域,在新闻中看到的国内的新型的大型激光器什么的,绝大多数都是干这个用的。人造太阳和中国中国在这个领域有先天的优势,加上机遇很好,走到世界第一集团,不是偶然的。说先天优势,是因为我们有王淦昌先生这样一批理论上的大师,使得我们的基础并不落后。国家对于能源的重视不是一天两天了,自1956年的12年科学规划以来,核聚变的研究已经进行了半个世纪,积累了大量的经验。还有一个上帝送给我们的好礼物:内蒙古白云鄂博的稀土资源。它使得我们的超导工艺和激光技术并不落后——这可是受控核聚变的重要组成部分。说我们机遇好,一方面是当年苏联解体,俄罗斯贱卖家底,我们得到了俄国的HT-7超脱卡马克,使我们跨越性的认识了这一系统。另一方面,国际扯皮使得ITER拖了近20年,我们赢得了追上去的机会,试想1985年ITER正式开建,怎么可能有中国的事情?苍天已死,黄天当立,中国人在这个关乎人类生存的领域,总算占有了一席之地,希望能良好的发展下去,早日求得正果,若如此,不仅为华夏之福,更是寰宇之大幸也。

简单的问题通过质能方程E=MC^2可知核聚变释放的能量比核裂变大只有一个可能,那就是核聚变损失的质量比较大,所以产生的能量较大

一氘一氚聚变产生一个氦和一个中子,前两者的质量比一个氦和一个中子的质量和要大,产生的质量亏空变成了能量,至于那个中子去哪里了不得而知,反正不是消失了。裂变反应的时候这个中子要起到轰击其他原子产生裂变的作用,核电站的控制主要就是控制中子产生的密度大小来控制其输出功率

核聚变杂志

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聚变堆主机关键系统综合研究设施在合肥集中建设,现在知道哪个城市好了吧

国外的有 Nature 和 Science

核聚变的原理其实就是把轻原子核“捏”在一起,然后这些轻原子核就会发生聚合反应,在这个反应过程中会出现一些质量亏损,从而释放出强大的能量。然而因为原子核都带正电,它们之间会互相排斥,再加上原子核又小得离谱,我们根本不可能真的去把它们“捏”在一起,所以要启动核聚变是很难的。科学家们通常是利用高温高压来启动核聚变,这是因为高温可以使原子中的电子挣脱原子核的束缚,并让原子核具备足以克服排斥力的动能,而高压则可以增加原子核的密度,使它们更加容易聚合。正是因为如此,我们想要实现可控核聚变,就必须要创造一个能够长时间维持超高温度以及压强的封闭环境,这对于人类目前的科技水平来讲是非常困难的。可以看到,假如有一种冷核聚变技术,能够在相对较低的温度甚至是常温下点燃核聚变,上述的困难就能够得到很好的解决,人类也就能够轻松地实现可控核聚变了。要知道可控核聚变是我们人类梦寐以求的超级能源,如果掌握了这种技术,我们就可以得到几乎无限的能量,人类文明水平将会因此而出现前所未有的飞跃。因此可以说,掌握了冷核聚变,人类成为星际文明指日可待。冷核聚变的原理是什么?未来能够实现吗?冷核聚变的概念最初是由犹他大学的化学系主任彭斯(Stanley Pons)和南安普敦大学的化学系教授弗莱西曼(Martin Fleischmann)公开提出的,这两位科学家指出,如果将两个氘原子强行塞进一个狭小的空间,它们就可能会发生冷核聚变,而金属钯的原子结构使这种想法变成了可能。在晶体的内部,原子都是按照严格的几何规律来排列的,如果将每个原子看成一个点,再将这些点用直线连起来,就形成了有规律的几何空间格架,这被称为“晶格”,下图为金属钯晶格的最基本的几何单元。这样的原子结构使钯拥有了超强的吸附氢气的能力,相关数据显示,1体积的海绵钯能够吸附900体积的氢气,而1体积的胶体钯甚至能够吸附1200体积的氢气,可以看到,如果想办法将大量的氢原子塞进金属钯的晶格里,那么它们就可能在这里发生冷核聚变。这两位科学家设计了一个阴极由钯制成的电解槽,他们的思路是,当用这个电解槽来电解重水(注:重水是由氢的同位素氘和氧组成的化合物)的时候,重水里的氘原子核就会在电流的作用下被大量地塞进钯的晶格里,从而引发冷核聚变。1989年3月23日,弗莱西曼和彭斯在新闻发布会上宣布,他们在实验中得到了氦-4,并且观测到了异常的能量释放,这无法用任何化学反应的原理来解释,这就意味着,他们实现了冷核聚变。消息一出马上轰动了整个科学界,然而在接下来的时间里,绝大多数科学家所做的重复实验都以失败告终,弗莱西曼和彭斯的实验因此而受到了大量的质疑,同年5月,美国物理学会彻底否定了他们的实验结果。于是冷核聚变就这样被人们冷落了,甚至还有人将其归入“伪科学”之列,然而还是有一些科学家对冷核聚变的原理表示认同,仍然在致力于这一领域的研究。2015年春天,冷核聚变得到了谷歌公司的重视,他们决定投入1000万美元的资金,与麻省理工学院等研究团队联手对冷核聚变的可行性进行重新评估。该研究的目标是利用先进的设备,对三个冷聚变领域的代表性结论进行严格的测试,这三个结论分别是:1、将钯电极高度充氢能够产生冷核聚变;2、在富氢环境中加热金属粉末能够产生冷核聚变;3、利用脉冲放电在氘气中制造等离子体,并让其轰击钯电极,就能产生冷核聚变。在经过大量的实验以后,2019年,谷歌公司的研究团队在《自然》杂志上公布了此次研究的成果——根据上述三种代表性结论设计的冷聚变实验,全部失败……这无疑是对冷核聚变的一个毁灭性的打击,那么冷核聚变在未来真的就不能够实现吗?其实我们还能看到一些希望。μ子是一种与电子一样的轻子,它带负电,其质量为电子的207倍,如果将氢原子中的电子替换为μ子,就可以使氢原子核间的距离缩小196倍,这极大的提高了核聚变的概率,事实上,科学家已经通过实验证实,利用μ子催化聚变的技术是可以实现冷核聚变的。但因为μ子的半衰期只有2微秒,并且还容易被核聚变生成的α粒子捕获,这会导致输入的能量远远大于其输出的能量,所以在目前的μ子催化聚变技术还面临着很大的困难。可以想象的是,假如未来的人类找到了稳定的μ子化合物,那么冷核聚变也就唾手可得了。

核聚变论文

核聚变就是两个原子核聚的合成一个原子核,并不是的,因为如果操作失误或者是控制不是特别的完整的话,很有可能会带来一定的变故,而且造成很大的危害。

不会发生什么灾难。核聚变电站相对来讲,已经是很安全的了。核聚变反应的要求很苛刻,只要没有按照规则做,就达不到核聚变的条件,反应就不会发生。在发生反应的过程中,出现一点的偏差,反应都可能会停止。所以如果失控,出了偏差,反应基本上就是会停止了,也就不会造成灾难。只要保证不泄露,就不会有什么灾难。如果万一泄露了,造成了辐射污染,这对外界来说也是有限的,影响不大。

月球土壤里含有一些重氢元素,所以导致核聚变用这个会很方便。

既然要讨论核聚变电站,我们就先要了解什么是核聚变?1932年澳洲科学家马克·欧力峰(MarkOliphant)率先发现两个较轻的原子核可以融合为一个较重的核,并且在融合过程中产生质量亏损而释放出巨大的能量。按理说两个轻核在发生聚合时会因它们都带正电荷而彼此排斥,但当两个能量足够高的核迎面相遇时,它们之间核力就能够克服库仑斥力而彼此紧密地聚集在一起发生核反应。上图为核聚变反应图解其中最具有代表性的莫过于两种氢核聚合形成氦核的聚变反应,我们知道氢元素一共有三种同位素(氕H、氘D、氚T),他们仨最大的不同就是中子数的不同(分别是0、1、2),而后两者就是发生聚变反应的主要反应物,它们可以聚变产生一个氦核和一个中子,并且释放6MeV的能量。按照这个数字我们可能不知道其能量到底有多大,1905年天才爱因斯坦发表了一篇论文,其中有这么一个公式——E=mc²,这里的E就是能量,m代表质量,c则是我们所了解光速(0乘10的8次方),也就是说反应中所释放的能量达到其亏损质量的c²倍,这就知道多厉害了吧!我们的太阳内部就无时无刻的在发生着这种聚变反应。不过由于其反应之快,目前我们还不能加以控制,如果将其约束在一个装置或者区域中,根据人们的意图有控制地产生与进行则可以为人类提供取之不尽用之不竭的能量。上图为太阳核聚变的三步链式反应核裂变泄露有多可怕?了解了什么是核聚变后,我们来看看核裂变,核裂变是目前人类唯一可以控制并利用的核能。我们都知道核电站泄露的危害很大,而核电站的主要原理就是根据核裂变产生的巨大能量发电的,与其相同的还有我们熟知的原子弹。1945年,美军“509小组”向广岛投下了一颗代号为“小男孩”的原子弹,七万平民瞬间死亡,另外还有七万人受伤,几天后,很多幸存者开始脱发、呕吐并伴有辐射导致的紫疮。对原子弹爆炸幸存者的医疗检测也持续至今,其威力我们可想而知。但是还有比这更厉害的,1986年4月26日凌晨1点23分,苏联的切尔诺贝利核电厂的第四号反应堆发生了爆炸。这次灾难所释放出的辐射线剂量是广岛原子弹爆炸的400倍以上,上万人由于放射性物质的长期影响而致命或患上重病,至今仍有被放射影响而导致畸形胎儿的出生。一个绿色和平组织于2006年4月18日发表报告称,切尔诺贝利核事故导致27万人患癌,因此而死亡的人数更是达到3万。该事故也被认为是历史上最严重的核电事故,是首例被国际核事件分级表评为第七级事件的特大事故。切尔诺贝利4号反应堆爆炸后除此之外,在切尔诺贝利核事故之后的福岛核泄漏事件也造成了数以万计的损失。2011年3月11日14时46分,日本发生了0级大地震,地震造成东北海岸包括福岛第一、第二核电厂在内的四个核电厂共11个反应堆自动停堆,虽然当时应急柴油发电机已经按设计自动启动并处于运转状态,但是地震引发的海啸深入到电厂内部后,还是造成了除一台应急柴油发电机之外的其它应急柴油发电机电源丧失。最终由于机组在堆芯余热的作用下迅速升温,锆金属包壳在高温下与水作用产生了大量氢气,引发了一系列爆炸。福岛第一核电站该事故也是第二起在国际核事件分级表中被评为第7级(最严重等级)的核电站事故。为什么核裂变危害这么大?1896年2月24日,法国物理学家亨利·贝克勒尔通过对各种铀盐的观测,发现了元素的放射性现象——即某些元素的原子通过核衰变自发地放出α射线或β射线(有时还放出γ射线)的现象。β衰变示意图而这些射线可以破坏人体的DNA,引起基因突变或者染色体变异,导致人体不能正常运作,使一代甚至几代受害。实际上,所有拥有至少83个质子的原子都有放射性。而核裂变产生的核废料或者说产物一般都在这以上,所以说核裂变的危害是非常大的。现在我们知道了核裂变的危害之大,那么核聚变和核裂变到底有什么区别呢?顾名思义,核裂变就是由一个原子核分解为多个原子核的反应,最早由莉泽·迈特纳、奥托·哈恩、弗里茨·施特拉斯曼及奥托·罗伯特·弗里施等科学家在1938年发现。虽然这听上去很简单,但是真正想实现瞬间产生巨大的能量可不简单,因为这需要大量的原子核发生自发裂变即产生链式反应。以铀235裂变为例,一个铀235原子受到中子轰击后会分裂为钡141和氪92,同时释放出2-3颗中子,要想实现大量铀核裂变就要利用这些释放的中子,使其继续轰击其他铀核,而只有将裂变的快中子用减速剂减速成慢中子,那样铀235才会持续裂变,并在极短的时间内产生巨大的质量亏损释放能量。从控制角度来讲,铀235吸收中子裂变这一过程是不需要能量的,并且中子能量越低越容易发生裂变。而由氘(D)和氚(T)发生的聚变反应就不同了,因为这需要极高的能量,能量不够是没办法发生反应的。比如太阳内部的聚变反应就是因为其表面的高温及内部的超高压力起到重要作用。在我们地球表面无法达到太阳内部那样的压力,就只能提升温度来达到点火要求,一般这需要上亿摄氏度。从环境角度讲,核裂变所需要的铀元素在地球上有限,而核聚变的主要原料氘和氚从海水中就可以提取,每1升海水提取的氘聚变产生的能量就相当于300升汽油,并且前者产生的放射性极强,安全隐患大,不过核聚变也不是一点缺点没有,后面会讲到。

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