新能源_核能结课论文
新能源概论结课论文
新能源概论结课论文核能一、发展史核能问世的准备时期，可以追溯到19世纪末至20世纪初。
19世纪末，英国物理学家汤姆逊发现了电子；1895年，德国物理学家伦琴发现了X射线；1896年，法国物理学家贝克勒尔首次发现了天然铀的放射性；1898年，居里夫人又发现了新的放射性元素钋和镭；1902年，她经过4年的艰苦努力成功分离出毫克级的高纯镭；1905年，爱因斯坦提出了著名的质能转换公式E＝mc2（c为光速，E为能量，m为转换成能量的质量）。
1914年，英国物理学家卢瑟福通过实验，确定氢原子核是一个正电荷单元，称为质子。
1932年，英国物理学家查得威克发现了中子。
1938年，德国科学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼用中子轰击铀原子核，发现了核裂变现象。
有些元素可以自发地放出射线，这些元素叫做放射性元素。
放射性元素可以放出3种看不见的射线。
一种是α射线，就是氦原子核。
一种是β射线，就是高速电子。
一种是γ射线，就是高能电磁波。
其中γ射线的穿透能力最强。
当中子撞击铀原子核时，一个铀核吸收了一个中子而分裂成两个较轻的原子核，同时发生质能转换，放出很大的能量，并产生两个或3个中子，这就是举世闻名的核裂变反应。
在一定的条件下，新产生的中子会继续引起更多的铀原子核裂变，这样一代代传下去，像链条一样环环相扣，所以科学家将其命名为链式裂变反应。
1946年，在法国居里实验室工作的我国科学家钱三强、何泽慧夫妇发现了铀原子核的“三裂变”、“四裂变”现象。
链式裂变反应释放出巨大的核能，1千克铀235裂变释放出的能量，相当于2500吨标准煤燃烧产生的能量。
只有铀233、铀235和钚239这3种核素可以由能量为0.025电子伏的热中子引起核裂变。
它们都可用作核燃料，其中只有铀235是天然存在的，而铀233、钚239是在反应堆中人工生产出来的。
铀235在天然铀中的含量仅为0.7% 在1945年之前，人类在能源利用领域只涉及到物理变化和化学变化。
核能技术及应用结课论文
1----我国核电经过20多年的发展，取得了显著成绩。
核电设计、建设和运营水平明显提高，核电工业基础已初步形成。
经过起步和小批量两个阶段的建设，目前形成了浙江秦山、广东大亚湾和江苏田湾三个核电基地。
中国核电在技术研发、工程设计、设备制造、工程建设、项目管理、营运管理等方面，具备了相当的基础和实力，为加快发展积累了经验、奠定了坚实的基础。
加快核电发展的时机已经成熟，条件基本具备。
同时，我国核工业经过近五十年实践建立起来的核安全后援与技术支持体系，在核电机组的安全运行、环境保护、放射性废物处理等方面发挥了重大作用。
在国际能源危机的大背景下，为适应经济的快速增长和对环保的迫切要求，核电将迎来新的发展曙光。
经济的全球化和日益加剧的能源国际竞争，使能源供需的矛盾极为尖锐，给我国能源安全和可持续发展带来严峻挑战。
能源需求持续增长，人均资源拥有量不足，能源产消平衡差额持续扩大。
环境保护的要求使清洁能源需求增大，我国能源结构性问题突出。
煤炭是我国能源结构中的主要部分，我国大气污染的80%来自燃煤，煤炭使用排出的污染物导致大气污染和酸雨，造成环境质量恶化。
普遍采用煤炭洁净技术也将使燃料成本大幅提高，并给电力生产带来严峻压力。
未来对清洁高效的能源需求巨大，调整能源结构已是我当务之急。
核能是解决我国能源安全和可持续发展的重要战略能源核能是清洁、安全和经济和可持续的能源，世界核电发展的经验表明：发展核电是降低能源对外依存，保障国家能源安全的重要途径。
2006年国际能源机构首次表示核能是解决能源危机的有效方法。
目前，核电占世界总发电量的16%，在发达国家占更大的份额，最高达80%，即使目前反核的德国其核能也占20%的比例。
我国目前核能只有不到2%份额，发展余地很大。
将核能作为世界一次能源的主要替代能源，战略意义重大。
*d6核能是安全、清洁的能源。
核电是稳定、可靠的电力，核能是可持续的能源。
核能是经济的能源，是大规模减排温室气体唯一现实可行的选择。
核能新能源
核能新能源核能是一种持久且可再生的新能源，它被广泛运用于发电、医学、工业和农业等领域。
核能的出现有效地解决了人类对能源的需求，具有巨大的潜力和广阔的应用前景。
首先，核能作为一种清洁能源，不会产生大气污染物和温室气体的排放，因此对改善环境质量和缓解全球气候变化具有重要意义。
相比传统的化石燃料如煤和石油，核能发电的碳排放量更少，对空气质量的影响更小。
这对于如今的能源转型、可持续发展和环保目标来说，具有重要的意义。
其次，核能是一种高效的能源，因为1克铀的能源相当于燃烧300吨煤所释放的能量，而且铀的储量相对充足。
与传统燃煤发电相比，核能发电可以大幅提高能源利用率，提高能源供应的可靠性和稳定性。
此外，核电站的建设和运营成本相对较低，具有较长的运行寿命，可以有效地提供可靠的电力供应。
再次，核能有助于实现能源多样化和减少对进口能源的依赖。
对于很多国家来说，减少对进口能源的需求是一项重要的战略目标，核能作为一种本土可利用的能源形式，可以提高能源供应的独立性和可控性。
核能的可持续发展和应用可以增加国家的能源供应安全，减少对外部能源供应的依赖。
再次，核能具有广泛的应用前景。
核技术不仅可以用于发电，也可以应用于医学、工业、农业等领域。
例如，放射性同位素可以用于治疗癌症，辐照技术可以用于食品灭菌和保鲜，核技术在工业生产中具有广泛的应用。
因此，核能不仅可以提供清洁、高效的能源供应，也可以推动其他领域的发展和创新。
当然，核能的安全性和废物处理问题也是需要关注的。
核能的应用必须在严格的安全措施和监管下进行，以确保核电站的安全运营和避免核事故的发生。
同时，核能废物的处理也需要采取科学、安全的方法，以避免对环境和人类健康造成负面影响。
总之，核能作为一种持久、清洁和高效的新能源，具有重要的意义和应用前景。
它可以为人类提供可靠的能源供应，改善环境质量，减少对进口能源的依赖，并推动其他领域的发展和创新。
当然，在推动核能的发展过程中，安全性和环境保护也是需要重视的问题。
北航新能源课程论文
能源利用的展望与设想学习完这门课程后，引起了我对能源的强烈兴趣和对未来能源利用状况的一些想法，能源的利用关系到人们的生活的方方面面，对这个问题的认真思考有利于我们把握未来我们的生活方向，描绘出未来的生活图景。
在过去15年时间里，人类对能源的消费需求每年都在以1.5%的速度递增。
在今后的20年时间里，这种能源需求每年会以2%的速度递增，在31年后其能源消耗量将会增加一倍。
尽管石油以及煤炭等化石能源在21世纪仍然能够满足人类的需求，但这些能源最终将会在某一天消耗殆尽，人类将可能会面临严重的能源危机。
因此，我们必须大力推动洁净能源的开发应用，减少污染，提高能源使用效率。
据我的分析，21世纪中期天然气、石油、煤炭依然是人类的主要能源，而各种新能源将会得到很大发展，作为辅助能源。
1.天然气：在未来新能源发展成为人类的主要能源之前，石油和天然气的主力能源地位还将维持相当长的时间。
根据计算，石油资源在未来两个世纪是不会枯竭的，而天然气将成为21世纪的主导能源形式。
天然气是21世纪消费量增长最快的能源，石油和煤炭消费领域里有70%以上都可以用天然气取代。
除了常规天然气外，世界上还存在储量巨大的非常规天然气储量，如天然气水合物，即“可燃冰”，它被视为未来的清洁能源。
我国南海海底的天然气水合物储量就相当于我国现有石油储量的一半天然气将是21世纪的能源主角，加快天然气工业的发展将成为不可扭转的趋势。
2. 石油：纵观全球石油供求的形势，一个基本的判断是：预计在21世纪中叶，全球石油供求基本平衡的大格局不会发生根本性的变化，石油仍将是世界的主要能源。
全球经济和交通运输业的发展，也将会导致石油需求增长而不是下降。
市场需求增长、新技术出现与地缘政治事件等正一起改变着石油能源作用与地位。
“从商业上讲，不需要没完没了地进行石油勘探开发，勘探开发到一定程度，石油企业的积极性就会下降。
”金融危机改变了前几年石油消费增加趋势的状态，现在国际油价并没有往下落，而且保持在一个相对比较高的程度，这是因为石油供应方在控制产量。
新能源概论之核能
新能源概论之核能2013年4月摘要：核能，即原子能，是指核反应时释放的能量。
人们利用核能的目的有两个方面，一种是将核能最为一种中子能，利用核裂变产生的大量中子以生产军用或民用的同位素，进行各项研究；另一种是将核能作为一种热源，利用核反应所释放的热量来供热、发电。
进入21世纪，面对常规能源的日益减少，寻找、开发新能源已成为当务之急。
在寻找新能源的大浪中，核能以其清洁、高效等优势脱颖而出。
核能作为一种新能源已广泛地进入大家视野，随着核能知识的普及，了解核能、和平开发使用核能不再只是空谈。
但众所周知，在核能利用过程中，面临着核辐射等危险。
如何减少核利用过程中的核威胁，进一步普及核能早已成为众多科学家研究的重要内容。
本文在借鉴的大量文献的基础上，从核能的发展、核反应、核能安全性以及中国核能的发展等方面对核能进行了初步的介绍，以此来进一步走入核能。
关键字：核能核反应核安全中国核能一、核能的发展随着科学技术的发展，核能的发展利用技术越来越成熟，核能的普及已经提上日程。
核能作为一种新能源，其发展历程并不是一番风顺的，在核能发展大体经历过发现、大规模研究、投入使用、遭到质疑、正确认识等阶段。
在现阶段，核能依旧在快速的发展，其发展前途可谓不可限量。
核能的发展离不开相关技术的发展支持，包括加速器技术、同位素制备技术、核辐射探测技术、核成像技术、辐射防护技术和应用和技术的发展。
众所周知，核能在发展利用过程中有两大方向，一个是和平利用核能，另一个就是核武器。
在和平利用核能的过程中，人类利用其聪明才智发明核电站（包括轻水核电站、重水核电站和快堆核电站）以及核动力破冰船等。
曾经就有谈核色变的说法，这与后者是密不可分的，原子弹、氢弹、中子弹等武器在二战中的威力可见一斑，而新型的核潜艇和核动力航空母舰是现代国防中的重量级装备，对其它国家有着巨大的威慑力。
关于核电站和核武器将会在文章中继续做详细呃介绍。
二、核反应传统的化学能是通过原子的结合与分离从而产生能量，而新型的核能会在原子核聚合或裂变是释放出惊人的能量，由此可见它通过原子核的结合与分离从而实现能量的获得。
新能源之核能
积 累 了一 整套行 之有 效的方 法， 正常情 况下是 可 以保证安 全 的。４ 在 Ｏ年来唯 次灾 难性事 故是前 苏联切 尔诺 贝利核 电站事 故 。事 故的 原因一是 设计上 不合 理， 是操作 不正确 。因此这 类事故 是可 以避免 的， 二 而不 是从原理 上说必
～ 一
定 会发 生的 。
尽管核 电在 本国能源结 构中所 占的份额 已经 比较高， 不少 国家仍在准 备大 规模 扩展核 电的产 能 。今 年 ２月， 国总统 奥 巴马宣布 将提供 ８ 美 Ｏ亿美元 的政 府贷 款担保 以帮助 修建两 座新 的核 电站。据 报道， 将是美 国 ３ 年 来第 一次 这 Ｏ 修建 新的核 电站 。核 电站将建 在乔 治亚州 的亚 特兰 大 。 日本 政府为 了兑现 削减 二氧化 碳排放 目标的承 诺， 近年来一直 在增加发 展 核 能的预算 ， 建和 计划修 建的核 电站 多达 １ 在 ３座。俄 罗斯政 府 同样 计划 大幅 提 高核 电发 电能力 ， 将在 ２ ３ ０ ０年之前 再建 设 ２ 座 核 电站 弥补 国 内能源需 求， ６
１引 言 本世纪初 ， 学家们发 现原 子核里蕴 藏着 巨大 的能量一核 能， 科 人类在 寻找 新能源 的道路上 又发现 了一颗 新星 。 核能一 经 出现， 以极 快 的速 度发展 。 ０ 就 ５ 年代 初， 苏联 建造 了世界 上第 一座俄 伯宁原 子能 电站， １９ 年底 ， 世 界 前 到 ９４ 全 已有 ４ ５ ２ 座核 电站在 运行 ， 总装机容 量达 ３ ０ ０ Ｗ 占目前世 界总发 电量 ２ ００ Ｍ ， 的】 ７％左右 到 目前为 止 ， 种发 展 势头 还 在增 长 。 这 ２核能概 述 核能 （ 称原 子能） 或 是通过转 化其 质量 从原子 核释 放 的能量， 合阿 尔伯 符 特 ・ 爱因斯坦 的方程 Ｅ ｍ２ 其 中 Ｅ － ｃ， ＝能量 ，＝ ｍ 质量 ，： 速常量 。核能通 过三 ｃ光 种 核反应 之一释 放 ：、 裂变， 开原子 核 的结 合力 ２ 核聚 变， １核 打 、 原子 的粒子 熔 合在一起 。３ 、核衰变 ， 自然 的慢得 多的裂 变形式 。 利用核 反应堆 中核裂 变所释 放 出的热能进 行发 电的 方式 。 与火 力发 电 它 极 其相似 。 是 以核 反应堆及 核 能发 电站 蒸汽发 生器 来代替 火力发 电的锅 炉， 只 以核 裂变能代 替矿物 燃料 的化学 能 。 水堆 外 （ 除沸 见轻水 堆） 其他类 型的动 力 ， 堆都 是一回路 的冷却剂通 过堆心加热 ， 在蒸汽 发生器 中将 热量传给 二回路或 三 回路的水， 然后 形成 蒸汽推 动汽轮发 电机 。 水堆则 是一 回路的 冷却剂通 过堆 沸 心 加热变 成 ７ 个 大气压左 右 的饱和 蒸汽， Ｏ 经汽 水分离 并干燥 后直 接推动 汽轮 发 电机 。 核能发 电利 用铀燃 料进行 核分裂 连锁 反应所 产生 的热， 水加 热成 高 将 温 高压， 用产 生的水 蒸气推 动蒸汽 轮机并 带动发 电机 。 反应所 放 出的热量 利 核 较燃烧 化石燃料所 放出 的能量要高很 多 （ 差约百万倍） 比较起来 所 以需要 的 相 ， 燃料 体积 比火力 电厂少相 当多 。核 能发 电所 使用 的的铀 ２５ ３ 纯度 只约 占 ３ ％～ ４， ％ 其馀 皆为无 法产 生核 分裂 的铀 ２ ８ ３。 ３国外 核 能利 甩情 况 目前 ， 国 、欧洲 、俄 罗 斯 、 日本 、韩 国等 国在 核 电领 域走 在 世界 的 美 前列 。 根据 国际原 子能机 构的统 计数据 ， 止 到２ ０ 年底 ， 截 ０７ 全世界 已在运 行 的 核 电机组共 有 ４ ９台。上 述运行 的核 电站 中， 国 １ ３座， 国 ５ 座 ， ３ 美 ０ 法 ９ 俄罗 斯 和 日本都在 ３ 座 以上 。 ０ 在核 电领 域发达 的国家 中， 国核 电发电量 占全 国总电力 的 比例最 高， 法 接 近 ８％ 比利 时、瑞典 、德 国等 欧洲 国家的核 能也都 比较 高。美 国 、俄罗 斯 的 ０： 核 电比例分 别为 ２ ％ ６ 。 ０ 、１ ％
核能与新能源的可持续发展研究
核能与新能源的可持续发展研究随着环境保护意识的逐渐提高，人们对能源的需求变得更加迫切。
同时，世界各地不断加大环境保护力度，发展新能源成为当务之急。
在新能源发展的同时，核能成为了备受关注的话题。
核能和新能源如何协同发展，并且保证可持续性呢？首先，我们需要了解核能与新能源各自的优势和不足。
核能作为一种清洁、高效、可靠的能源形式，因其运行成本低、发电效率高而备受推崇。
但是，核能作为一种能源形式也存在一定的危害性，核辐射污染和处理核废料都是长期存在的问题。
相比之下，可再生能源（如风能、太阳能、水能）具有无尽的资源，不会对环境造成污染，对减少温室气体排放起到很好的作用。
但是，这些新能源的不稳定性和间歇性，也是需要克服的难点。
其次，我们需要明确，核能和新能源并不是相互排斥的关系。
我们应该将这两种能源看做是一种互补的关系。
核能在电力供应领域仍有其重要的地位，但不能只依靠核能来满足能源需求。
而新能源在开发的同时，也需要核能作为一种替代或备用的能源形式。
我们应该做的是，使核能和新能源在实现可持续发展的同时，充分彼此补充。
然后，我们需要探讨如何使核能和新能源协同发展。
在核能方面，需要加强核能技术的安全性和环保性。
高效利用核能，减少废物产生量，以及吸收核废料达到最佳效果的处理方法，都是逐步实现核能可持续发展的重要环节。
在新能源方面，我们需要加强技术研发，提高可再生能源的利用效率。
目前，可再生能源部分的成本昂贵，而且有很大一部分的电力系统，因为其稳定性和可靠性问题，只是短期内使用单一可再生能源，因此需要改变这种局面，以保证能源供应的平衡。
最后，我们需要通过合理的政策调控，促进核能和新能源的协同发展。
政府可以通过出台鼓励发展可再生能源的政策，以及加大对清洁能源的投入和支持，来推动新能源的发展，提高新能源占比，以逐步减少对传统能源的依赖。
同时，也可以通过加强对核能等传统能源的环保和安全的监管，来促进其可持续发展。
这样，核能和新能源在能源供应的过程中将相互协作、互补发展。
能源工程导论结课论文
学号能源工程导论结课论文核能的发展及影响学生姓名班级系别成绩2011 年6 月16 日核能的发展及影响摘要：面对日益加剧的能源危机以及化石能源的利用产生的温室效应、环境污染等问题，世界各国都对能源的发展决策给予极大重视。
核能是一种清洁、安全、技术成熟的能源，开发利用核能成为能源危机下人类做出的理性选择。
本文阐述了核能的发展历程、开发利用现状以及对环境造成的影响，分析了核能相对传统能源的明显优势以极其广阔的发展前景。
关键词：能源危机；核能发展；开发利用现状；核能；环境污染能源是人类社会和经济发展的保障性资源，同时能源问题也是世界性的问题。
目前人类所使用的能源主要是化石能源，自19世纪70年年代产业革命以来，化石燃料的消费量急剧保持增长，90%以上的世界经济活动所需的能源都依靠化石能源提供，由于大量消耗，这类资源正趋于枯竭；同时化石燃料的大规模利用也带来了严重的环境污染，导致了温室效应和全球气候变暖等一系列环境问题。
能源危机与环境危机日益紧迫，寻找新的清洁、安全、高效的能源是人类所面临的共同任务。
现代社会中，除了煤炭、石油、天然气、水力资源外，还有许多可利用的能源，如风能、太阳能、潮汐能、地热能等等，但是由于技术问题和开发成本等因素，这些能源很难在近期内实现大规模的工业生产和利用；而核能是一种经济、安全、可靠、清洁的能源，同各种化石能源相比起来，核能对环境和人类健康的危害更小，这些明显的优势使核能成为新世纪可以大规模使用的安全和经济的工业能源。
从20世纪50年代以来，前苏联、美国、法国、德国、日本等发达国家建造了大量的核电站，由于核电具有巨大的发展潜能和广阔的利用前景，和平发展利用核能将成为未来较长一段时期内能源产业的发展方向。
一、能源危机与发展核能的必然性由于人类对化石能源的大规模开发利用，可供开采的化石能源日益衰竭，在世界一次能源供应中约占87.7%，其中石油占37.3%、煤炭占26.5%、天然气占23.9%。
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南京理工大学《新能源技术》课程报告姓名学号：学院(系):自动化学院专业: 电气工程题目: 受控核聚变的研究发展组别第8组核能任课教师硕士导师2015年6月16号受控核聚变的研究发展摘要：本文首先概述了受控核聚变能源的发展状况。
接下来分析了受控核聚变的定义，以及当今受控核聚变的主要研究途径和面对的难题。
磁约束核聚变和惯性约束核聚变是当今研究受控核聚变的两种主要研究途径。
在磁约束核聚变中，本文首先讲解了该方式的原理。
然后分析了托卡马克装置的工作原理。
接着分析了我国磁约束核聚变的发展。
在惯性约束核聚变中，首先讲解了该方式的基本原理。
然后介绍了美国的NIF装置的发展状况，以及我国神光工程在约束核聚变中研究。
人们研究核聚变的脚步依然在向前迈着，不久的将来一定能实现可控的核聚变。
关键词：受控核聚变；磁约束核聚变；惯性约束核聚变Research and development of controlled nuclear fusionABSTRACT：This paper tells the development of controlled nuclear fusion energy at the first. Then it analyzes the definition and the main research methods and the problems of controlled nuclear fusion. Magnetic confinement fusion and inertial confinement fusion are two main research approaches in the study of controlled nuclear fusion. This paper explains the principle of magnetic confinement fusion firstly. Then it analysis the working principle of tokamak. It also analyzes the development of magnetic confinement nuclear fusion in China. In the inertial confinement fusion, the paper firstly explains the basic principle of the method. Then this paper introduces the development of the NIF device in American and SG engineering in nuclear fusion research in China. People still insist on the study of nuclear fusion, people will be able to achieve controlled nuclear fusion in the future.KEYWORDS：controlled nuclear fusion; magnetic confinement fusion; inertial confinement fusion1 引言能源与生活息息相关。
我们不得不承认，我们正面临着前所未有的能源危机。
开发利用新能源已是迫在眉睫的任务了。
当前，核能就是新能源开发中的一个重要主角。
核能的来源有裂变和聚变。
裂变已经广泛用于发电领域。
全球的核电站已达到400多座。
由于核聚变反应时需要极高的温度，因此核聚变的实现是一件十分复杂且非常困难的事情。
对于核聚变发电，我们还有一段相当长的距离要走。
但是核聚变和核裂变比较有两个重大的优点：一是核聚变不会产生长期和高水平的核辐射，不会留下核废料，二是地球上蕴藏的核聚变原料比核裂变的原料要多的多。
按目前世界的能量消耗，地球上蕴藏的核聚变能量，可以让全球使用100亿年。
现在，我们还面临着如何控制核聚变的过程和如何将热量引出来进行发电的难题。
一旦解决这些复杂的技术问题，整个世界的能源问题将将得到彻底的解决。
正因为核聚变有着长远的意义，世界发达国家不断地投入大量的人力，物力和财力对它进行研究开发。
2 受控核聚变的发展背景核聚变释放着巨大的能量，从20世纪50年代开始，人们就没有停止它的研究。
利用核聚变制造氢弹不是人类的最终目的，和平利用核聚变才是长远的目的。
2.1 核聚变反应核聚变是指利用质量小的原子，如氢的同位素氘和氚，在一定的条件下（如超高温和高压）发生的原子核的相互聚合作用，生成新的重原子核的反应。
它的中间过程中，发生了质量亏损，由爱因斯坦的质能方程，可以得知反应中存在着能量的释放。
太阳释放的能量，就是通过大量的轻核聚变产生的，并且以光的形式向外释放。
反应如图1所示。
图 1 核聚变反应 采用氘和氚发生核聚变反应时，其反应的方程式如下： MeV n He T D 6.171042++→+从这个反应方程式可以看出，反应物的质量大于生成物的质量。
中间过程发生了质量亏损，这些亏损的质量转化为17.6MeV 能量。
地球上氘的含量极为丰富，1L 的水中就含有0.03克的氘。
地球拥有13亿8600万立方千米的水资源，蕴藏着J 311047.11⨯ 的能量。
这些能量足够我们使用百亿年。
2.2 受控核聚变 氢弹的爆炸主要就是核聚变。
但是它是利用原子弹爆炸时，产生的高温高压环境，使它里面的氘和氚发生了核聚变反应，释放了巨大的能量。
但是这种瞬间的爆炸性能量是无法控制的。
如果我们能对聚变时放出的能量加以控制，把它作为社会生产和人类生活用的能量，我们就实现了受控核聚变。
在《蜘蛛侠2》中章鱼博士所使用的能源，就是受控核聚变。
2.2.1 受控核聚变的研究途径 从上世纪50年代到现在，人们倾注了大量的精力来研究核聚变。
现在我们仍然认为离实现受控核聚变发电还有相当长的路要走。
科学家保守估计，我们要建成核聚变发电站，至少要等30年时间。
在这研究的过程中，人们提出了各种各样的设想，建造的装置也是各种各样的。
但是，从目前来看，我们对受控核聚变的研究途径主要分为两个大类：磁约束核聚变（magnetic confinement fusion , MCF ）和惯性约束核聚变（inertial confinement fusion ,ICF ）。
本文将在第3节和第4节中对它们进行介绍和分析。
但是，不管是MCF 和ICF ，它们都还只是实验用的装置。
它们离真正的经济应用，还是有相当长的距离。
里面还有各种技术难题要解决。
2.2.3 实现受控核聚变的难题氘核和氚核都带正电荷，正常状态下，它们是互相排斥的。
因此要想把这两个带正电的原子核聚合起来，需要用很大的能量才能使它们克服相互之间的斥力。
当把聚变的核原料加热到很高的温度时（1亿度左右），氘和氚有着足够大的动能。
但这样还只是提供了碰撞的速度，还应该对核原料进行约束，使它们达到足够高的密度。
这样就可以使氘和氚有了足够大可能进行碰撞发生聚变。
这就是实现氘核和氚核聚合的方法。
从上面对聚变发生的条件进行分析，可以发现实现受控核聚变是相当困难的。
下面本文将讨论受控核聚变面对的难题: 1）等离子体的约束问题。
聚变的核原料经过高温高压处理后，形成了等离子体。
由于等离子体是一个高度复杂的多体系统，其中不仅有电磁相互作用，各种波粒相互作用，同时还有非线性的湍流问题。
图2展示了等离子体内部结构的复杂性。
要想掌握这些等离子体的规律，需要大量的人力，物力和财力。
图 2 物质的四种状态 2）点火问题和材料问题。
要想启动核聚变反应，需要1亿度的高温环境。
核聚变发生后，通过控制，它自身产生的能量可以维持反应的进行。
首先，怎么样产生1亿度的高温，这已经是一个很难的技术问题。
另一个就是材料问题，什么材料能经受得住1亿度的温度。
在约束等离子体时，需要强大的磁场。
强大的磁场是由高电流产生的，这就要求所用的导体为超导材料，目前还没有解决高温超导材料的问题。
图3列出了高温超导体材料的研究，现在高温超导体材料的最高临界温度为165K ，还是很低。
图 3 高温超导材料发展3）中子的辐射问题。
氘和氚发生核聚变时，会产生大量的中子。
材料被中子辐射后，就会产生辐射问题。
而且这些中子会损坏反应堆材料。
这是必须考虑的辐射屏蔽问题。
上面是受控核聚变面对的3个大难题，当然，受控核聚变面临的技术问题还不止这些。
3 磁约束核聚变磁约束核聚变的大致过程为： 首先，在处于热核反应的超高温度下，氘，氚等轻原子核和它们的自由电子形成了等离子体。
然后再利用特殊形态的磁场将高温等离子体进行约束和压缩，使它们达到受控核聚变的点火条件，实现连续的核聚变反应。
点火条件是指：1)反应堆的温度高于K 810；2)等离子体的密度要大于2010个每立方米；3)约束的时间要大于1s ；通过磁约束核聚变实现受控核聚变，是目前为止，人们投入最多，研究最深入的一种核聚变途径。
其中，托卡马克装置就是磁约束核聚变中的一个重要角色。
3.1 托卡马克装置托卡马克（Tokamak ）是前苏联的库尔恰托夫研究所的科学家阿莫维奇等人在上世纪50年代发明的。
它是一种利用磁约束实现受控核聚变的环形容器。
它的名字是由4个单词的首2位字母组成，即环形(toroidal)、真空室(kamera)、磁(magnet)、线圈(kotushka)。
经过了60多年的努力，利用托卡马克进行可控的核聚变，是可行的。
但是它的相关的结果都是以断脉冲的形式产生的，与实际生活中连续运行还是有较大的差距。
现在，超导技术已经应用在了托卡马克的线圈上了，这是受控核聚变的一个重大突破。
目前，建造超导装置进行核聚变的研究已成为国际的一股热潮。
3.1.1 托卡马克装置的工作原理图4 托卡马克装置示意图图 5 托卡马克装置的实物图从4和图5，可以看出，托卡马克装置的主体由2部分组成，即磁场系统和真空系统。
磁场系统有2个主要的作用。
纵场线圈的主要作用是用来产生强大的纵向磁场，将加热后的等离子体约束在真空管里面，使之能发生碰撞，进而发生核聚变反应。
聚变的第一步就是要使原料处于等离子态，等离子态是物质的第四态。
这种形态下的物质是一种充分电离的。
它的整体呈电中性。
在等离子体中，由于高温，它的电子已经拥有足够的动能来摆脱原子核的束缚。
这时，原子核完全暴露，为原子核的碰撞准备了条件。
当等离子体被加热到几千万甚至几亿度时，原子核之间就可以摆脱斥力，聚合在一起，形成聚变反应。
如果这时还有足够的密度和足够的热能，那么这种反应就可以稳定地持续运行下去。