为什么说核聚变是终极能源
核聚变能源:无限能源的梦

核聚变能源:无限能源的梦核聚变能源被誉为人类能源发展史上的一项重大突破,被寄予了无限能源的梦想。
核聚变是一种在太阳等恒星内部自然发生的过程,通过在地球上人工模拟这一过程来获取能量。
相比目前广泛应用的核裂变能源,核聚变能源具有更高的安全性、更少的放射性废物产生以及更丰富的燃料资源等诸多优势。
本文将探讨核聚变能源的原理、发展现状以及未来前景,展望这一无限能源的梦想可能带来的巨大变革。
### 核聚变能源的原理核聚变是指将两个轻核聚变成一个更重的核过程,释放出巨大能量的现象。
在太阳等恒星内部,高温高压的环境下,氢原子核不断发生聚变反应,释放出巨大的能量和光辐射。
人类试图在地球上复制这一过程,通过控制高温等条件,使氢同位素氘和氚在等离子体中发生聚变反应,从而释放出巨大的能量。
核聚变反应的基本原理是利用氢同位素氘和氚在高温高压条件下融合成氦,释放出中子和能量。
其中,氘和氚是地球上丰富的氢同位素,氚可从重水中提取,氘可从海水中提取,因此核聚变燃料资源相对充足。
而核聚变反应释放的能量远远超过核裂变反应,且产生的放射性废物远远少于核裂变,因此核聚变被认为是清洁、安全的能源形式。
### 核聚变能源的发展现状目前,全球范围内正在进行着多项核聚变能源研究与实验。
其中,国际热核聚变实验堆(ITER)项目是目前规模最大、最具代表性的核聚变实验项目之一。
ITER项目由欧盟、中国、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国等国共同合作建设,旨在通过在法国南部建设的实验堆中实现长时间、稳定的核聚变反应,为未来商业核聚变电站的建设提供技术支持。
除了ITER项目外,各国还在进行着各自的核聚变能源研究。
中国提出了“人造太阳”工程,旨在建设一座可持续运行的核聚变装置,为未来的商业应用做准备。
美国、日本等国家也在积极推进核聚变能源技术的研究与开发,力求在未来实现核聚变能源的商业化应用。
### 核聚变能源的未来前景随着全球对清洁能源的需求不断增加,核聚变能源作为一种无污染、高效能源形式,具有巨大的发展潜力。
核能终极能源有多远

54CHINA EQUIPMENT 2009.6终极能源有多远新能源是媒体关注的焦点,而核电则是焦点中的焦点,国家正式确立的2020年4000万千瓦的核电装机容量预示着这个产业巨大的发展空间。
然而,核电挥之不去的神秘色彩,又让这场巨大的能源变革远离了公众的视线。
在不为人关注的核世界中,诸多的技术流派你追我赶。
或许,这场象牙塔里的风暴能够在20年后带给人类像原子弹般划时代的剧变,彻底终结人类能源的紧缺问题。
记者/ 张凌终极能源——核聚变地球的生命来自于太阳,太阳的能量来自于核聚变,这就是可控核聚变被喻为“人类终极能源解决方案”的原因。
每克氘聚变时所释放的能量为5.8×108kJ,大于每克铀235裂变时的8.2×107kJ。
另外,核聚变没有放射性污染,没有难以处理的废料,并且海水中的氘非常丰富且容易提炼。
但是,从理论上讲,克服氘核间的巨大斥力需要数亿度的高温,以及足够高的粒子密度和持续时间,这就是可控核聚变最关键的技术难点。
由于实现可控聚变的条件十分可观。
因此,聚变能源的开发和应用,被认为是人类科学技术史上遇到的最具挑战性的特大科学工程。
为此,1985年,美苏首脑在日内瓦峰会上提出建造国际热核聚变实验堆(ITER,International Thermo-nuclear Experiment Reactor),该提议经过多年的演进,如今成为由中国、美国、欧洲、日本、俄罗斯、韩国和印度七国组成的国际组织。
与此同时,各国也在独立研发核聚变,力争占据优势地位。
ITER计划预计耗资100亿美元,设计聚变功率50万千瓦,等离子体持续时间大于500秒。
ITER将综合演示聚变堆的工程可行性、进行长脉冲或稳态运行的高参数等离子体物理实验。
各国科学家寄希望于这座核聚变堆在受控核聚变攻关中实现质的飞跃,证实受控核聚变能的开发在技术上和工程上的现实性。
如果实验堆ITER如期建成,则一座电功率为百万千瓦级的示范核聚变电站可望在2025年前后建成,并于2050年左右实现商用化。
核聚变能源

核聚变能源引言随着全球能源危机的日益严重,人们对于可持续、清洁的能源需求越来越迫切。
在这样的背景下,核聚变能源作为一种潜在的无限清洁能源引起了科学界的广泛关注。
本文将介绍核聚变能源的概念、发展现状以及面临的挑战。
核聚变能源概念核聚变是轻原子核结合成较重原子核的过程,这一过程会释放出巨大的能量。
太阳和其他恒星的能量来源就是核聚变反应。
在地球上模拟这一过程,即通过人工控制实现核聚变,可以为人类提供几乎无穷无尽的能源。
发展现状目前,国际上有多个大型项目致力于研究可控核聚变,例如国际热核聚变实验反应堆(ITER)项目。
这些项目的目标是证明核聚变作为能源的可行性,并推动相关技术的发展。
技术途径核聚变研究主要采用两种技术途径:磁约束和惯性约束。
磁约束利用强磁场来限制和控制高温等离子体,而惯性约束则通过激光或粒子束快速压缩燃料靶丸,使其达到足够高的温度和压力以引发核聚变。
面临的挑战尽管核聚变能源具有巨大的潜力,但要实现商业化应用仍面临诸多挑战:- 技术难题:如何有效地控制高温等离子体,确保反应持续稳定进行,是目前最大的技术挑战之一。
- 经济性问题:核聚变设备建造和运行成本极高,如何降低成本,提高经济效益是另一大挑战。
- 材料挑战:反应器内部需要能够承受极端条件的材料,这些材料的开发和测试也是研究的重点。
前景展望尽管存在挑战,但随着科技的进步,核聚变能源的未来依然充满希望。
一旦突破关键技术和经济性问题,核聚变有望成为解决全球能源和环境问题的重要途径。
此外,与传统的裂变核电站相比,核聚变产生的放射性废物极少,更加环保安全。
结语核聚变能源作为一种理想的未来能源形式,其研究进展值得我们持续关注。
通过国际合作与科技创新,人类有望在未来几十年内实现核聚变能源的商业化应用,为地球带来更清洁、更安全的能源解决方案。
终极能源来了?创纪录意味着什么

终极能源来了?创纪录意味着什么作者:暂无来源:《科学之友》 2021年第7期支撑人类社会运转的几乎一切能源,从煤、石油、天然气,到风能、生物能,其本质都是太阳能,而太阳上的能量来自内部的核聚变反应。
当人类发现太阳产生能量的原理(核聚变)之后,便找到了无限能源的可能性。
全超导托卡马克核聚变实验装置,是人类通过科学技术在实验室里复制一个“太阳”,目的就是为了寻找人类未来的能源出路。
更重要的是,核聚变技术是一项几乎完美的技术,不会产生污染且近乎于无限使用。
未来一旦掌握这项技术,人类将踏入无限能源时代。
核聚变是理想的终极能源能源是驱动万物运行的根本动力。
现今人类使用的能源主要有化石能源(煤、石油、天然气)、风能、水能、太阳能和核能(核电站发电),但这些能源都存在诸多缺陷,如面临资源枯竭、环境污染、危害健康和生命(核电站事故产生辐射)、受限于气候或地理条件等,因而不能全面和充分地满足人类需求。
然而,核聚变产生的能源,既可以充分满足人类需求,又没有污染环境和危害人类、生物的弊端。
据测算,1升海水中含有的氘,核聚变反应后即可产生300升汽油燃烧的能量,生成物也没有危害。
因此,核聚变能源被认为是理想的终极能源。
人类生产和生活的各个方面,都可以采用核聚变能源。
虽然不是“永动机”,但核聚变可以超长时间地提供能源,不仅可以实现美国漫威超级英雄钢铁侠依靠胸口那个小型反应炉供能,日常生活中的电动汽车、手机等也都用不着充电,就连宇宙飞船都可以拥有无穷无尽的能源遨游太空。
不仅如此,核聚变的产物为氦和中子,不排放有害气体,也不危害生命和健康,有助于让生态和环境保持良好状态,减少地球上的温室效应、酸雨、雾霾。
而且,由于原料从海水中就能获得,核聚变能源的获得成本将极为低廉。
“核聚变能一旦实现和平利用,地球上的能源将取之不尽、用之不竭,因能源短缺带来的社会问题可得到彻底解决,人们的生活水平也将因此而得到极大提高。
”中核集团核工业西南物理研究院院长段旭如说,像海水淡化、星际飞船这类工程,过去因耗能太大而令人们犹豫不决,而未来在可控核聚变能的支持下,都将能够更快发展。
核聚变——人类理想的新能源

他方面尚有大量 的新领域正待开发,世界各国却大量投入人力、物 力进行开发,经济效益和社会 效益激增。 而且一些核研究人员和科 学家估测目前核技术应用的开发仅为其最大 技术潜力的 30%— 40%,核能与核技术强大的技术优势决定了其强有力的生命 力, 是 其他技术无法取代的。 它在解决人类面临的一些重大问题, 如能 源、 环境、 资源、人口和粮食等方面具有极为重要的作用,而且对 于传统行业的改造和促进 新技术革命的到来将产生深远影响。。 因 此,我们如果去研究核聚变并且能够控制核聚变将之用做我们的能 源,那么我 们就更成功的解决了能源问题,环境问题,同时还节省 了大量资金。世界上一些 强国都联合起来正在研究如何控制核聚变 (包括中国) ,我们有望在 2027 年成功 的掌握核聚变。
国际聚变界普遍认为,今后实现聚变能的应用将历经三个战略阶 段,即:建设 ITER 装置并在其上开展科学与工程研究(有 50 万千瓦 核聚变功率,但不能发电,也不在包层中生产氚);在 ITER 计划的基 础上设计、建造与运行聚变能示范电站(近百万千瓦核聚变功率用以 发电,包层中产生的氚与输入的氘供核聚变反应持续进行);最后,将 在本世纪中叶(如果不出现意外)建造商用聚变堆。
极为有限,不仅其强大辐射会伤害人体,而且废料也很难处理,可能 遗留千年。而核聚变却没有核裂变那样严重的“后遗症”。两个氢原 子合为一个氦原子,叫核聚变,太阳就因此释放出巨大能量,核聚变 产生的能量比核裂变还要多,而其辐射却少得多,而且核聚变燃料可 以说取之不竭,用之不尽的。氢弹威力无比,但却无法控制,一旦释 放就无法挽回,是否可以控制核聚变,使之缓缓释放,造福人类呢?
1985 年,由美苏首脑提出了设计和建造国际热核聚变实验堆
ITER 的倡议;也被称为“人造太阳”计划。 合作承担 ITER 计划的 7 个成员是欧盟、中国、韩国、俄罗斯、
核聚变能源:无限能源的梦

核聚变能源:无限能源的梦核聚变是一种在太阳和恒星中常见的自然过程,也是我们追求的无限清洁能源之一。
本文将对核聚变能源的基本原理、发展历程以及未来前景进行探讨,展示其在解决能源危机、减少碳排放等方面的巨大潜力。
核聚变的基本原理核聚变是指两个轻核聚变成更重的核,释放出巨大能量的过程。
在核聚变过程中,氢同位素氘和氚是最常用的燃料。
通过高温高压等条件,使氢同位素发生核聚变反应,释放出大量能量和高速中子。
核聚变反应所释放的能量远远超过化石燃料燃烧释放的能量,且没有二氧化碳等有害气体排放,因此被认为是一种非常清洁的能源形式。
核聚变能源的发展历程核聚变作为一种理论上极为吸引人的能源形式,自20世纪初被人们首次提出以来,就一直备受关注。
20世纪50年代,人类开始了核聚变能源的研究与实践,先后建立了不同规模的核聚变实验装置。
1970年代,ITER(国际热核聚变实验堆)计划正式启动,致力于通过核聚变实验堆来验证核聚变技术的可行性。
然而,由于核聚变实验的复杂性和高昂的研发成本,使得核聚变技术的商业应用一直未能实现。
尽管如此,各国仍然坚定不移地投入资金和人力资源,致力于攻克核聚变能源的关键技术难题。
核聚变能源的潜在前景虽然核聚变能源仍然处于实验阶段,但其潜在前景令人振奋。
一旦核聚变技术得以商业化应用,将彻底改变人类对能源的依赖,实现清洁、安全、高效的能源供应。
与核裂变不同,核聚变反应的燃料广泛、易获取,且产生的废物相对较少,不会造成核辐射泄漏等问题。
因此,核聚变能源被誉为人类解决能源危机的终极选择。
结语核聚变能源作为一种高效清洁的能源形式,无疑是人类发展的重要方向之一。
尽管核聚变技术面临诸多挑战,但各国仍在不懈努力,相信在不久的将来,核聚变能源将成为人类社会发展的重要动力源,实现我们追求的无限能源的梦想。
以上是对核聚变能源的初步探讨,希望能为读者提供一些启发和思考。
让我们共同期待核聚变能源的美好未来!。
核聚变能源:无限能源的梦

核聚变能源:无限能源的梦核聚变是一项对人类来说具有极高科学意义和经济价值的能源技术。
它是从太阳中获取能量的自然反应过程,也被称为“太阳能在地球上的复制”。
核聚变能源凭借其潜在的巨大能量储备和清洁环保的特点,成为追求无限能源的梦想。
1. 核聚变的基本原理核聚变是通过将轻核粒子(通常是氘和氚)加热至极高温度下,使核粒子克服库仑斥力而发生融合的过程。
这一过程中会释放出巨大的能量,且产生大量的氘、氚等二氢元素。
与核裂变不同,核聚变不产生中子泄漏和大量放射性废物,具有较高安全性,可控性和环境友好性。
2. 核聚变能源的优势2.1 无穷尽的能量供应核聚变是追求无限能源的理想选择。
据研究表明,一升水等于约16000升汽油在燃烧后所释放的能量,相比之下,同样体积核燃料释放的能量是油气能源释放能量的数百万倍。
而且,氢作为最轻最丰富的元素,在地球上可潜在获取到的丰富储量为人类提供了近乎无限的潜在能源。
2.2 高安全性和环境友好相较于传统化石燃料和核裂变技术,核聚变具有更高安全性和环境友好性。
首先,在实验室条件下进行核聚变反应时需要极高温度和压力才能维持反应,一旦实验条件不符合要求,反应便会立即停止,避免了失控反应带来的潜在危险。
其次,在核聚变过程中不产生高放射性废物和长寿命放射性物质,有效解决了放射性废物处理问题,降低对环境和人类健康造成的风险。
2.3 建设快速且成本效益高相较于目前商业上使用的核裂变技术,核聚变技术处于早期研究阶段。
然而,随着技术进步和经济学上规模效应逐渐显现,预计未来几十年内核聚变技术将逐渐商业化。
与此同时,随着相关设备、材料以及工艺技术逐渐成熟和完善,建设困难度将大大降低,并且投资回报逐渐增加。
因此,在长远考虑下核聚变技术显得非常有前景。
3. 核聚变面临的挑战除了巨大优势外,核聚变技术仍然面临一系列挑战:3.1 高温高压控制要实现稳定可控的核聚变反应,在实验或工业应用中需要维持极高温度和压力环境。
核聚变人类能源的终极希望

核聚变人类能源的终极希望在当今社会,能源问题一直是人类面临的重要挑战之一。
随着全球经济的发展和人口的增长,传统能源资源逐渐枯竭,对环境造成了越来越严重的影响。
因此,人们急需寻找一种清洁、高效、可持续的替代能源。
在众多替代能源中,核聚变被认为是人类能源发展的终极希望。
核聚变技术概述核聚变是一种通过将轻原子核融合成较重原子核释放巨大能量的过程。
与目前大多数核电站采用的核裂变不同,核聚变是太阳等恒星使用的能量来源。
在地球上,人类通过复制太阳内部的反应来实现核聚变能源的利用。
值得一提的是,核聚变反应只释放出几乎无害的氦气,不会产生像核裂变那样的高放射性废物,因此被认为是一种清洁的能源形式。
当前核聚变技术面临的挑战尽管核聚变具有很多优势,但要实现可控且持续的核聚变反应仍然存在许多挑战。
首先,需要高温和高压条件下将等离子体保持稳定并延迟逃逸是一个极其困难的技术难题。
其次,如何处理反应堆材料长期辐照引起的损耗和腐蚀问题也是亟待解决的难题。
此外,建设大规模的核聚变反应堆需要巨额资金投入,而且目前还没有完全商业化的成功案例。
全球相关研究与实验进展为了克服核聚变技术面临的挑战,全球范围内进行了大量相关研究与实验。
欧洲热核融合实验堆(ITER)项目是目前最大规模、最有前途的核聚变实验项目之一,旨在证明可控热核融合是可行且可持续的。
除了ITER项目外,美国、中国、日本等国家也积极开展了自己的核聚变研究计划,并取得了一系列重要进展。
核聚变作为地球上清洁能源的前景尽管核聚变技术面临着诸多挑战,但其作为地球上清洁能源的前景仍然令人期待。
一旦成功实现可控热核融合反应,并建立起大规模商业化生产体系,将为人类提供源源不断、清洁高效的能源供应。
与化石燃料相比,核聚变不会排放二氧化碳等温室气体,对缓解气候变化具有重要意义。
结语总之,核聚变被认为是人类能源发展的终极希望。
尽管依然面临技术上和经济上的诸多挑战,但全球各国仍在加大力度推动相关研究与实验。
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为什么说核聚变是终极能源?随着社会的进步,人类对能源的需求越来越大,传统的化石能源已经接近枯竭。
可控核聚变是解决能源危机的最终手段。
一升海水中的氘元素蕴含的能量相当于300升汽油。
01磁场约束核聚变——托克马克装置托卡马克,是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环性容器。
它的名字Tokamak 来源于环形、真空室、磁、线圈。
最初是由位于苏联莫斯科的库尔恰托夫研究所的阿齐莫维齐等人在20世纪50年代发明的。
托卡马克的中央是一个环形的真空室,外面缠绕着线圈。
在通电的时候托卡马克的内部会产生巨大的螺旋型磁场,将其中的等离子体加热到很高的温度,以达到核聚变的目的。
相比其他方式的受控核聚变,托卡马克拥有不少优势。
1968年8月在苏联新西伯利亚召开的第三届等离子体物理和受控核聚变研究国际会议上,阿齐莫维齐宣布在苏联的T-3托卡马克上实现了电子温度 1 keV,质子温度 0.5 keV,n τ=10的18次方m-3.s,这是受控核聚变研究的重大突破,在国际上掀起了一股托卡马克的热潮,各国相继建造或改建了一批大型托卡马克装置。
其中比较著名的有:美国普林斯顿大学由仿星器-C改建成的 ST Tokamak,美国橡树岭国家实验室的奥尔马克,法国冯克奈-奥-罗兹研究所的 TFR Tokamak,英国卡拉姆实验室的克利奥(Cleo),西德马克斯-普朗克研究所的 Pulsator Tokamak。
2006年9月28日,中国耗时8年、耗资2亿元人民币自主设计、自主建造而成的新一代热核聚变装置EAST首次成功完成放电实验,获得电流200千安、时间接近3秒的高温等离子体放电。
EAST成为世界上第一个建成并真正运行的全超导非圆截面核聚变实验装置。
早在1933年,即发现核裂变现象五年前,人类就发现了核聚变。
虽然核裂变比核聚变发现得晚,但是很快就实现了核裂变爆炸。
随着受控核裂变发电获得成功,世界范围内大规模核电站建设迅速展开,并投入商业运行。
在核聚变实现后,同样,人们也试图能和平利用受控核聚变,如建立受控核聚变发电厂。
与利用核裂变发电相比,利用受控核聚变的能量来发电具有许多优点:一是理论和实践都证明,核聚变比核裂变释放出的能量要大得多;二是资源蕴藏丰富,作为重核裂变主要原料的燃料铀,目前探明的储量仅够使用约一百年,而轻核聚变用的燃料氘在海水中储藏丰富,1升海水可提取30毫克氘,通过聚变反应能释放出相当于300公升汽油的能量。
可谓取之不尽,用之不竭;三是成本低,1公斤浓缩铀的成本约为1.2万美元,而1公斤氘仅需300美元;四是安全可靠,万一发生事故,反应堆会自动冷却而停止反应,不会产生放射性污染物,不会发生爆炸事故。
但是,人类发现核裂变半个多世纪过去了,受控核聚变的研究进展缓慢,与受控核裂变的研究情况不同,受控核聚变至今还没有实现可利用的能量输出。
国际热核聚变实验堆计划“国际热核聚变实验堆(ITER)计划”是目前全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一,建造约需10年,耗资50亿美元(1998年值)。
ITER 装置是一个能产生大规模核聚变反应的超导托克马克,俗称“人造太阳”。
2003年1月,国务院批准我国参加ITER计划谈判,2006年5月,经国务院批准,中国ITER谈判联合小组代表我国政府与欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国共同草签了ITER计划协定。
2013年1月5日中科院合肥物质研究院宣布,“人造太阳”实验装置辅助加热工程的中性束注入系统在综合测试平台上成功实现100秒长脉冲氢中性束引出。
国际聚变界普遍认为,今后实现聚变能的应用将历经三个战略阶段,即:建设ITER装置,并在其上开展科学与工程研究(有50万千瓦核聚变功率,但不能发电,也不在包层中生产氚);在ITER计划的基础上设计、建造与运行聚变能示范电站(近百万千瓦核聚变功率用以发电,包层中产生的氚与输入的氘供核聚变反应持续进行);最后,将在本世纪中叶(如果不出现意外)建造商用聚变堆。
我国将力争跟上这一进程,尽快建造商用聚变堆,使得核聚变能有可能在本世纪末在我国能源中占有一定的地位。
02惯性约束核聚变——激光打靶点火装置“惯性约束核聚变”是利用物质惯性对燃料靶丸进行压缩、加热、点火并达到充分热核反应,从而获得能量增益的过程。
美国的国家点火设施国家点火装置的靶室(192束激光聚焦在小小的氘-氚靶丸上)为激光器的7680个闪光灯提供电能的超过160公里的高压电缆1992年7月,克林顿总统宣布美国延期暂停核试验,同时责成能源部探索在不进行地下核试验的情况下确保美国核弹头先进、可靠和保密的其他途径。
1994财政年度,国防管理法规要求能源部提交一项有关美国核武器核心知识和技术资料安全管理的计划。
1994年11月,被称为“国家点火设施”的激光核聚变计划正式签发,同时得到能源部“惯性约束核聚变”顾问委员会的赞同,并于1996年的国会预算中获得0.61亿美元的拨款。
国家点火设施采用192束351纳米波长的激光,总能量为1.8兆焦。
诺瓦聚变激光器的诞生地——劳伦斯国家实验室被认为是国家点火设施最合适的选址。
当时计划1997年春开始建造,并希望于2002年晚些时候建成使用,总预算为10.74亿美元。
法国“太阳神”及未来计划自1986年以来,一个被称为“太阳神”的激光核聚变装置就在法国开始运转。
太阳神由美国劳伦斯国家实验室工程设计,该实验室和法国里梅尔小组共同建造。
因“师出同门”,系统与诺瓦颇为相似,以钕玻璃激光器为基础,3倍频后在351纳米处产生脉宽1纳秒的脉冲,但脉冲能量只有8千焦。
1994年,法国原子能委员会和美国能源部签署了一项美法共享兆焦级激光研究成果的双边协议。
1995年5月,法国政府宣布,它将在波尔多市附近建造一个自己的系统。
该系统与美国的国家点火设施类似,采用波长351纳米的3倍频钕玻璃激光器,60组共240束(每组4束)激光,总脉冲能量为1.8兆焦。
原计划也是1997年初开始建造,预计6~8年建成,耗资12亿美元。
中国惯性约束核聚变研究惯性约束核聚变研究工作的三要素是,极高功率的激光系统,激光照射目标(靶)的物理特性及诊断设备。
我国于80年代较早时候研制成功国内当时功率最高的钕玻璃固体激光器,即被称为“神光Ⅰ号”的装置。
1986年和1990年,在该装置上先后进行了直接驱动和间接驱动热核聚变实验,它标志着我国在该领域已进入世界先进行列。
1993年,经国务院批准,惯性约束核聚变研究在国家863高技术计划中正式立项。
从而推动了我国这一领域工作在上述三个方面更迅速地发展。
首先表现在,由中国科学院和中国工程物理研究院联合研制的功率更高的神光Ⅱ号固体激光器问世,它在国际上首次采用多项先进技术,将成为我国第九个和第十个五年计划期间进行惯性约束核聚变研究的主要驱动装置。
与此同时,曾为我国在这一领域的研究与发展立下汗马功劳的神光Ⅰ号于1994年光荣退役;另一方面,比神光Ⅱ号技术更先进、规模更大的新一代固体激光器的设计工作已经开始,有关的多项单元技术已取得显著进展,一些重要技术达到国际水平。
此外,作为另一种可能的驱动源,氟化氪准分子激光器的研究也取得重大进展。
在靶物理研究方面,建立了很多理论模型,进行了大量数值模拟,在神光装置和星光装置上所进行的物理基础研究,对激光与靶耦合、辐射场与高温高压等离子体特性、内爆动力学和流体力学不稳定性、热核点火和增益燃烧等物理规律进行了系统研究,获得了对靶物理规律较系统和深入的认识。
诊断设备方面,在原有基础上积极研制、开发和引进一批高精度的仪器,对物理测量起到了十分重要的作用。
可以期望,我国激光领域的广大科技工作者将发扬艰苦奋斗的精神,最终实现惯性约束核聚变的点火燃烧,建成聚变核电站,为我国经济发展和人民生活提供最理想的能源。
日本的“新激光Ⅻ”和拍瓦项目日本目前正在运转的有代表性的装置是大阪大学激光核聚变研究中心建造的“新激光Ⅻ”系统。
随着最近拍瓦(l拍瓦=10 15瓦)激光器的迅速发展,该中心正在研究一种“高速点火”方法,其目标是力争在21世纪初实现点火、燃烧和高增益化。
03“核聚变”可以一劳永逸解决人类能源问题在最好的情况下,每升海水中的氘聚变能够放出的能量,相当于燃烧300升汽油。
同等质量的轻元素聚变产生的能量比重元素裂变放出的能量大得多,而产生的辐射也少得多。
对环境保护的考虑也是人们努力发展核聚变技术的原因之一,虽然它还及不上对能源的需求。
化石能源的逐渐耗竭已经是人所共知的事实,而风能、太阳能等可再生能源在目前来看,也无法完全满足人们对能源的渴求。
核聚变发电,是能源的明日之星。
宇宙中最轻的元素是氢,它的原子核只有一个质子。
它的两种同位素氘和氚,虽然也都只有一个质子,但是却分别拥有一个和两个中子。
核聚变,主要依靠的就是这两种同位素。
在某些情况下,当两颗氘原子核结合时,将会变成一个氚原子核,放出一个质子和3.03兆电子伏特的能量;另一些情况下,将会变成有两个质子和一个中子的氦3原子核,放出一个中子和2.45兆电子伏特的能量。
而氘原子核和氚原子核结合,将会产生一个氦4原子核,放出一个中子以及14.06兆电子伏特的能量,而氘原子核和氦3原子核结合,会成为一个氦4原子核,放出一个质子和14.67兆电子伏特的能量。
我们现在谈到的核聚变,就是指这四种反应。
核聚变的原材料很容易找——地球上氘的含量并不算少,每一万个氢原子中就有一个是氘原子。
在最好的情况下,每升海水中的氘聚变能够放出的能量,相当于燃烧300升汽油;而一个百万千瓦的核聚变电厂,每年只需要600公斤原料,但一个同样规模的火电厂,每年将需要210万吨燃料煤。
虽然氚在地球上并不存在,但是我们可以通过用中子轰击锂元素的方法来制造它。
氦3是目前最理想的核聚变原料,虽然在地球上也找不到,但是在我们举目可及之处却大量存在——在月球、土星和火星上,氦3的含量足够人们随心所欲地挥霍数十万年。
现在的我们,就像是站在四十大盗藏宝洞之前的阿里巴巴,唯一所缺乏的,就是一句开门的咒语。
幸好,我们已经快要猜到那句咒语,一段传奇,即将在眼前展开。
04结语在最好的情况下,每升海水中的氘聚变能够放出的能量,相当于燃烧300升汽油。
如果单纯根据地球上海洋中氘资源总量估计,核聚变能可供人类使用数亿年,甚至数十亿年。
因此科学家可以夸下海口说“核聚变能够一劳永逸地解决整个人类能源问题”。
不过,在人类实现可控核聚变方面还有一段路要走,科学家乐观估计大约50年。