核聚变
核裂变与核聚变的例子

核裂变与核聚变的例子核裂变和核聚变是两种不同的核反应过程。
核裂变是指重核(如铀、钚等)在受到中子轰击后,原子核发生裂变的过程;核聚变是指轻核(如氢、氦等)在高温高压条件下,原子核发生聚变的过程。
下面将分别列举10个核裂变和核聚变的例子。
核裂变的例子:1.铀-235的核裂变:铀-235是最常见的核裂变燃料,它在受到中子轰击后会发生裂变,产生两个中子和两个裂变产物,同时释放大量能量。
2.钚-239的核裂变:钚-239也是一种常用的核裂变燃料,它在受到中子轰击后发生裂变,产生两个中子和两个裂变产物,同时释放大量能量。
3.镅-252的核裂变:镅-252是一种放射性同位素,它在受到中子轰击后发生裂变,产生中子和裂变产物,同时释放能量。
4.锕-235的核裂变:锕-235是一种放射性同位素,它在受到中子轰击后发生裂变,产生中子和裂变产物,同时释放大量能量。
5.铀-233的核裂变:铀-233是一种核裂变燃料,它在受到中子轰击后发生裂变,产生中子和裂变产物,同时释放能量。
6.镆-256的核裂变:镆-256是一种放射性同位素,它在受到中子轰击后发生裂变,产生中子和裂变产物,同时释放能量。
7.镅-238的核裂变:镅-238是一种放射性同位素,它在受到中子轰击后可以发生裂变,产生中子和裂变产物,同时释放能量。
8.锕-239的核裂变:锕-239是一种放射性同位素,它在受到中子轰击后发生裂变,产生中子和裂变产物,同时释放能量。
9.镅-237的核裂变:镅-237是一种放射性同位素,它在受到中子轰击后发生裂变,产生中子和裂变产物,同时释放能量。
10.铀-238的核裂变:铀-238是一种放射性同位素,它在受到中子轰击后可以发生裂变,产生中子和裂变产物,同时释放能量。
核聚变的例子:1.氢-1与氘-2的核聚变:氢-1与氘-2在高温高压条件下发生核聚变,产生氦-3和释放大量能量。
2.氚-3与氘-2的核聚变:氚-3与氘-2在高温高压条件下发生核聚变,产生氦-4和释放大量能量。
物理学中的核裂变与核聚变

物理学中的核裂变与核聚变核裂变(nuclear fission)和核聚变(nuclear fusion)是物理学中两个重要的核反应过程。
它们都涉及到原子核的变化和释放能量,对于我们理解宇宙中的能量来源以及利用核能具有重要意义。
本文将对核裂变和核聚变进行详细讨论。
一、核裂变核裂变指的是重核(通常是铀、钚等)被中子轰击后分裂成两个或更多的较小的原子核的过程。
在核裂变反应中,发生的最典型的反应是铀核裂变成巫核和次巫核,同时释放出大量的能量。
这是因为原子核的结合能使得核子处于一个相对稳定的状态,而核裂变通过撞击来打破核子之间的结合力,使核子被分散。
核裂变是一种自供能的反应,即反应本身所释放的能量足以维持接下来的反应。
这也是核能发电的基础原理。
例如,核反应堆中的铀棒被中子轰击并发生裂变,释放出大量的热能,然后通过冷却剂来吸收热能,产生蒸汽驱动涡轮发电机,最终转化为电能。
核裂变不仅仅是能源的来源,它也广泛应用于核武器的制造。
通过控制核裂变反应过程中中子的释放和吸收,可以实现核武器的引爆或停止。
二、核聚变核聚变是指两个轻核(通常是氘、氚等)融合成较重的原子核的过程。
在核聚变反应中,释放出的能量来自较轻的核结合成较重的核时所释放出的差额能量。
核聚变是宇宙中恒星的能源来源。
在恒星的内部,高温和高压下,氢原子核发生核聚变反应,产生氦核和释放出大量的能量。
这个过程也是太阳光的能量来源。
在地球上,科学家努力实现人工核聚变,并希望将其应用于清洁而可持续的能源生产。
然而,由于实现核聚变所需的高温和高压条件非常困难,目前仍在研究和发展阶段。
三、核裂变与核聚变的差异核裂变和核聚变有几个显著的不同之处:1. 原料不同:核裂变的原料一般为重核(如铀),而核聚变的原料为轻核(如氘和氚)。
2. 能量释放:核裂变释放出的能量通常比核聚变大得多。
核裂变反应中每个裂变产物释放的能量非常高,而核聚变反应中每个聚变产物释放的能量相对较低。
3. 反应条件:核裂变需要较低的温度和压力条件,而核聚变需要更高的温度和压力才能发生。
核聚变的两种方式

核聚变的两种方式朋友!今天咱来唠唠核聚变这神奇的玩意儿,特别是它的两种方式。
你知道不,核聚变就像是宇宙中的超级魔法,能释放出巨大的能量。
那这核聚变的两种方式呢,就像是一对性格各异的双胞胎兄弟。
先说这第一种方式,叫做磁约束核聚变。
这就好比是把一群调皮的小怪兽关在一个超级大笼子里。
这个大笼子呢,其实就是磁场。
通过强大的磁场,把高温高密的等离子体约束在一个特定的空间里,让它们在里面乖乖地发生核聚变反应。
你想想,这等离子体就像一群精力超级旺盛的小家伙,要是没个笼子关着,那还不得到处乱跑啊!咱国家的“人造太阳”就是用的这种方式哦。
这“人造太阳”可厉害啦,要是真的成功了,那以后咱就再也不用担心没电用啦。
再说说第二种方式,惯性约束核聚变。
这就像是给一颗小鞭炮点上火,然后瞬间爆炸产生巨大的能量。
不过这可不是普通的小鞭炮,而是用激光或者粒子束等高强度的能量束,瞬间压缩和加热一个微小的燃料球,让它在极短的时间内发生核聚变反应。
你可以想象一下,这燃料球就像一个小小的能量宝库,被瞬间引爆,释放出惊人的力量。
就好像咱过年放的烟花,“砰”的一下,照亮整个天空。
这两种方式各有各的特点。
磁约束核聚变就像是一个沉稳的大哥,一步一个脚印地朝着目标前进。
虽然过程可能有点漫长,但胜在稳定可靠。
而惯性约束核聚变呢,就像一个勇敢的小弟,敢于冒险,瞬间爆发。
说不定哪天就能给我们带来一个大惊喜呢!那你可能会问啦,这两种方式哪个更好呢?嘿嘿,这可不好说。
就像问你苹果和橘子哪个更好吃一样,各有各的好嘛。
它们都在为了实现人类的能源梦想而努力奋斗着。
总之啊,核聚变的这两种方式都是人类探索未来能源的重要途径。
不管是磁约束还是惯性约束,都有着巨大的潜力。
让我们一起期待着它们能早日为我们带来无尽的清洁能源,让我们的生活变得更加美好吧!。
物理核聚变和核裂变的例子

物理核聚变和核裂变的例子物理核聚变和核裂变是两种不同的核反应过程,它们在能源领域具有重要的应用价值。
下面将分别介绍物理核聚变和核裂变的例子。
一、物理核聚变的例子:1. 恒星内部的核聚变:恒星是通过核聚变产生能量的天体。
在恒星内部,高温和高压的条件下,氢原子核融合成氦原子核,释放出大量的能量。
这是宇宙中最常见的物理核聚变过程。
2. 氢弹爆炸:氢弹是一种基于物理核聚变的武器。
它通过将重水和氘气体等聚变燃料注入到一个核裂变炸弹中,利用核裂变的能量产生足够高的温度和压力,使得氢原子核融合成氦原子核,释放出巨大的能量。
3. 磁约束核聚变装置:磁约束核聚变装置(如托卡马克装置)是目前研究物理核聚变最常用的装置之一。
在这种装置中,通过利用强磁场将等离子体约束在一个狭窄的空间中,使得氢原子核在高温条件下发生聚变反应。
4. 惯性约束核聚变装置:惯性约束核聚变装置(如激光惯性约束聚变装置)利用激光束将高密度和高温的燃料靶点加热,产生足够的压力和温度,使得氢原子核融合成氦原子核。
5. 国际热核聚变实验堆(ITER):ITER是目前正在建设中的一个国际性热核聚变实验装置,旨在验证可控核聚变的可行性。
它将采用磁约束技术,通过长时间维持高温和高压的等离子体,实现氢原子核的聚变反应。
二、核裂变的例子:1. 原子弹爆炸:原子弹是一种基于核裂变的武器。
它利用重元素(如铀或钚)原子核吸收中子后不稳定而发生裂变,释放出大量的能量和中子。
2. 核反应堆:核反应堆是一种利用核裂变产生能量的装置。
在核反应堆中,通过将裂变燃料(如铀-235或钚-239)装入反应堆中,控制中子的释放和吸收,产生热能,用于发电或其他用途。
3. 核电站:核电站是利用核裂变产生电能的设施。
核电站中的核反应堆通过核裂变反应产生热能,然后通过蒸汽动力装置将热能转化为电能。
4. 放射性同位素治疗:放射性同位素治疗是一种利用核裂变产生的放射性射线杀灭癌细胞的方法。
例如,利用碘-131放射性同位素治疗甲状腺癌。
五种常见核聚变反应方程式

五种常见核聚变反应方程式核聚变反应是一种物理现象,它指的是原子核之间的相互作用,使得原子核形成新的具有较高能量的核。
核聚变反应可以分为五种常见的反应方程式,它们分别是氢-氢聚变反应、氢-氦聚变反应、氦-氦聚变反应、氦-锂聚变反应和氦-碳聚变反应。
第一种核聚变反应是氢-氢聚变反应。
这种反应中,两个氢原子合并形成一个氦原子,并释放大量的能量。
氢-氢聚变反应的反应方程式表示为:2H(1H,n)He(3He,γ)4He。
在这一反应中,两个氢原子通过碰撞来合并,并释放出一个中子,从而形成一个氦原子和四个中子,同时释放出大量的能量。
该反应被称为“氢微粒反应”。
第二种核聚变反应是氢-氦聚变反应。
这种反应中,一个氢原子与一个氦原子合并形成一个锂原子,并释放出能量。
氢-氦聚变反应的反应方程式表示为:H(1H,γ)Li (6Li,n)4He。
在这一反应中,由于氢原子发射出一个光子,其能量足以将氦原子转化为一个锂原子,并释放出一个中子,同时释放出能量。
第三种核聚变反应是氦-氦聚变反应。
这种反应中,两个氦原子合并,形成一个碳原子,并释放出大量的能量。
氦-氦聚变反应的反应方程式表示为:2He(3He,2p)C(12C,γ)4He。
在这一反应中,两个氦原子会通过重力作用来合并,而重力作用会对氦原子产生足够的能量,从而将其转化为一个碳原子,同时释放出大量的能量。
第四种核聚变反应是氦-锂聚变反应。
这种反应中,一个氦原子与一个锂原子合并,形成一个硼原子,并释放出能量。
氦-锂聚变反应的反应方程式表示为:He(3He,α)B(7Be,γ)4He。
在这一反应中,氦原子会发射一个α粒子,其能量足以将锂原子转化为一个硼原子,并释放出大量的能量。
最后一种核聚变反应是氦-碳聚变反应。
这种反应中,一个氦原子与一个碳原子合并,形成一个氧原子,并释放出能量。
氦-碳聚变反应的反应方程式表示为:He(4He,α)O(8O,γ)4He。
在这一反应中,氦原子会发射一个α粒子,其能量足以将碳原子转化为一个氧原子,并释放出大量的能量。
《核裂变与核聚变》 讲义

《核裂变与核聚变》讲义一、引言在现代科学的领域中,核裂变与核聚变是两个极其重要的概念。
它们不仅在能源领域有着重要的应用,也在物理学、化学等多个学科中占据着关键的地位。
接下来,让我们深入了解这两个神奇的核反应过程。
二、核裂变核裂变,简单来说,就是一个重原子核分裂成两个或多个较轻原子核的过程。
这个过程的发生通常是由于外来粒子(如中子)撞击重原子核,使其变得不稳定,从而发生分裂。
以铀-235 为例,当一个中子撞击铀-235 原子核时,铀-235 会分裂成两个较小的原子核,同时释放出两到三个新的中子,并伴随着巨大的能量。
核裂变所释放的能量是相当惊人的。
在核电站中,就是利用核裂变产生的能量来发电。
核裂变的优点在于其反应过程相对容易控制,能够实现稳定的能量输出。
然而,它也存在一些不足之处。
首先,核裂变所使用的燃料(如铀、钚等)在地球上的储量有限。
其次,核裂变产生的核废料具有放射性,需要妥善处理和存放,否则会对环境和人类健康造成严重威胁。
三、核聚变核聚变则是与核裂变相反的过程,它是指两个或多个轻原子核结合成一个较重的原子核,并释放出巨大能量的过程。
最常见的核聚变反应是氢的同位素(氘和氚)聚变成氦。
核聚变的发生需要极高的温度和压力条件。
在太阳内部,由于其中心温度高达1500 万摄氏度,压力也极大,氢原子能够不断发生核聚变,从而为太阳提供持续的能量。
在地球上实现可控核聚变是一项极具挑战性的任务。
但一旦成功,核聚变将为人类带来几乎无限的清洁能源。
核聚变的优点非常显著。
首先,核聚变所使用的燃料(氘和氚)在地球上的储量丰富,几乎取之不尽。
其次,核聚变产生的放射性废物相对较少,对环境的影响较小。
然而,目前实现可控核聚变还面临着诸多技术难题。
例如,如何长时间维持高温高压的反应条件,如何有效地控制等离子体等。
四、核裂变与核聚变的比较从能量释放的角度来看,核聚变释放的能量通常比核裂变要大得多。
在燃料的可持续性方面,核聚变具有明显优势,其燃料来源丰富,而核裂变的燃料则相对有限。
核聚变的几种技术路线

核聚变的几种技术路线嘿,咱今儿个就来聊聊核聚变的那几种技术路线哈!你说这核聚变,那可真是厉害得很呐!就好像是一个超级大宝藏,等着我们去挖掘。
那都有啥技术路线呢?先来说说磁约束核聚变吧。
这就像是给那些乱跑的粒子们套上了一个无形的缰绳,让它们乖乖地在特定的区域里活动。
通过强大的磁场,把高温高密的等离子体约束起来,让它们持续发生聚变反应。
这不就像是孙悟空被如来佛祖的手掌给困住了嘛,想跑也跑不了,只能乖乖地在那发挥作用。
然后呢,还有惯性约束核聚变。
这就好像是短跑比赛,在一瞬间让粒子们达到极高的速度和能量,然后引发聚变。
就像那子弹,“嗖”的一下就飞出去了,产生巨大的能量。
你想想,这得有多厉害呀!再讲讲激光核聚变。
这就如同用无数道激光束编织成了一张大网,把那些要聚变的物质紧紧地包裹起来,然后促使它们发生神奇的变化。
那场面,就好像是无数的光线在跳舞,最后跳出了核聚变这个精彩的节目。
每种技术路线都有它独特的魅力和挑战呢!磁约束需要超强的磁场,这可不是随便就能搞出来的。
惯性约束呢,对瞬间的能量控制要求极高,稍微偏差一点可能就达不到效果啦。
激光核聚变呢,那得有超级厉害的激光技术支持才行呀!这就好比是攀登高峰,每条路都有不同的风景和困难。
有的路陡峭险峻,有的路曲折迂回,但只要我们有决心,有毅力,总能找到通往山顶的路,不是吗?核聚变的技术路线就像是摆在我们面前的一道道谜题,等着我们去解开。
我们要像探险家一样,勇敢地去尝试,去探索。
也许在这个过程中会遇到很多困难和挫折,但那又怎样呢?我们不能因为害怕就不去尝试呀!我们的未来需要核聚变这样的强大能源,它能给我们带来无尽的可能。
想象一下,如果我们成功地掌握了核聚变技术,那我们的生活将会发生怎样翻天覆地的变化呀!家里的电器可以随便用,不用担心电费啦;交通工具都用上清洁高效的核聚变能源,那速度,那环保程度,简直绝了!所以呀,我们得加把劲,好好研究这些技术路线。
让我们一起为了实现核聚变的梦想而努力吧!这可不是开玩笑的,这是关乎我们未来的大事呀!相信在不久的将来,我们一定能够攻克这些难题,让核聚变为我们的生活带来巨大的改变!。
核能反应和核聚变的概念

核能反应和核聚变的概念核能反应和核聚变是物理学中的重要知识点,涉及到原子核的结构和变化。
核能反应是指原子核发生变化时释放能量的过程,而核聚变是指轻核在超高温和超高压条件下融合成更重的核的过程。
1.原子核的结构:原子核由质子和中子组成,质子带正电,中子不带电。
原子核的稳定性与质子数有关,当质子数大于83时,原子核不稳定,会自发地发生衰变。
2.核能反应的类型:核能反应主要包括核裂变和核聚变两种类型。
核裂变是指重核分裂成两个或多个轻核的过程,释放出大量能量。
核聚变是指两个轻核融合成一个更重的核的过程,也会释放出大量能量。
3.核裂变:核裂变是重核分裂成两个或多个轻核的过程。
在核裂变过程中,重核吸收一个中子后变得不稳定,进一步分裂成两个轻核,同时释放出两个中子和其他粒子,如电子、质子等。
核裂变的例子包括铀-235和钚-239的裂变。
4.核聚变:核聚变是指两个轻核融合成一个更重的核的过程。
在核聚变过程中,轻核在超高温和超高压条件下发生碰撞,克服库仑壁垒后融合成一个更重的核,同时释放出大量能量。
核聚变的例子包括太阳中的氢核聚变和氢弹爆炸中的氘-氚聚变。
5.核能的利用:核能反应可以用于产生电力。
核电站利用核裂变反应产生的热能来驱动蒸汽轮机发电。
核能反应还可以用于制造核武器,如原子弹和氢弹。
6.核聚变的挑战:虽然核聚变能释放出巨大的能量,但目前实现核聚变的过程还面临许多技术挑战。
核聚变需要超高温和超高压条件,目前人类还没有找到一种经济可行的方式来产生这样的条件。
此外,核聚变过程中可能会产生放射性物质,需要解决核废料处理的问题。
7.核能反应和核聚变的应用:核能反应和核聚变在科学研究、能源生产和军事领域都有重要应用。
在科学研究中,核反应可以用于研究原子核结构和基本粒子物理学。
在能源生产中,核能反应可以用于核电站发电。
在军事领域,核能反应可以用于制造核武器。
以上就是关于核能反应和核聚变的概念的详细介绍,希望对您有所帮助。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
国际热核实验堆ITER装置
由于核聚变研究是一项耗资 巨大、研究周期相当长的大 科学研究项目,人们开始认 识到只有开展广泛的国际合 作才是加速实现核聚变能利 用的可行之路。 2006 年 11 月21日,中国、欧盟、美国、 日本、俄罗斯、韩国、印度 在法国巴黎正式签署了《国 际热核聚变实验堆 ITER 联 合实施协定》, ITER (国 际热核聚变实验反应堆)是 规划建设中的一个为验证全 尺寸可控核聚变技术的可行 性而设计的国际托卡马克实 验堆。此项目预期将持续30 年: 10 年用于建设, 20 年 用于运行,总花费大约 100 亿美元。
• 磁约束装置有很多种,其中最有希望的可能是环流 器(环形电流器),又称托卡马克(Tokamak)
20世纪50年代 初期,前苏联科 学家塔姆和萨哈 罗夫,提出了实 现磁约束容器的 装置——托卡马 克装置,又称环 流器。核聚变实 现的条件苛刻, 需要:1亿度以上 的高温、长时间 的约束在有限的 空间中、足够高 的密度。聚变装 置(聚变堆)是 多种高新技术的 组合体,聚变研 究水平在一定程 度上代表了一个国家的综合科技 水平。 在此之后 ,美国、英国、日本等国的大型托卡马克装置相继建成并投入使用。20世纪90年代,在 欧洲、日本及美国的几个大型托卡马克装置上,聚变能研究取得了突破性进展。
1991年11月在欧洲的JET装置上首次成功地进行了D-T放电 实验,1997年,JET创下了输出聚变功率16.1MW、聚变能 21.7MJ的世界最高纪录。美国的TFTR装置于1993年10月也 实现了D-T聚变反应;近几年来,日本的JT-60U装置也取得了 受控核聚变研究的最好成绩,获得了聚变反应堆级的等离子体 参数:峰值离子温度~45keV,电子温度10keV,等离子体密 度~1020m-3,聚变三乘积~1.5×1021keV· s· m-3;等效聚变功 率增益达到1.25。至此,聚变能的科学可行性基本得到论证, 已经奠定有可能考虑建造聚变能实验堆,创造研究大规模核聚 变的条件。
自然界以及人工中已存在的聚变中,“克 服高温”的容器
核聚变的几种约束方式
1.太阳——引力约束聚变 地球上的万物靠着太阳源源不断的能量维持自 身的发展。在太阳的中心,温度高达1500万 (B-4-a)摄氏度,气压达到3000多亿个大气压, 在这样的高温高压条件下,氢原子核聚变成氦 原子核,并放出大量能量。几十亿年来,太阳 犹如一个巨大的核聚变反应装置,无休止地向 外辐射着能量。太阳拥有极大质量,产生一个 很强的引力场,把高温等离子体(B-4-b)约束。
核聚变高温的原因
由于发生聚变,即以结合力做正功产生核能, 必须要使两个等离子体的核克服由于距离的拉 近产生的库仑力做功,这就要求等离子体必须 有足够的动能,才能到达使得核力能够起作用, 从而把它们结合在一起。 高温因素也是形成等离子体的因素。由于聚变 需要高温等离子体,如果采用以实物质作为容 器,不仅会被熔毁,也会使离子的能量降低, 所以采用以场的形式约束。
电光火球是定域于适当的磁场位形空间和 陈文锦概念约束--电光火球 速度空间的等离子体
特斯拉拿着两个电光火球正在玩杂 技
依靠不加热方法在地球实现聚变的可行性 (A-2-D)
安全能源
热核等离子条件产生困难,但破坏容 易,任何事故都能使等离子体迅速冷 却,聚变堆迅速停堆。 堆内温度高(1-2)×108K,但能量 低,小于1GJ, 事故释放能量小。 聚变堆爆炸的危险比常规核电站低。
水能
人 类 使 用 的 大 自 然 能 源
风能
太阳能
潮汐能
生物能
对于裂变而言,由于存在着延迟好几秒的中子存在, 有温度不是很高,故可在现有的技术上实现人工 控制
对于聚变而言,由于存在一个必要条件:高温。一 般达到几亿度(为何要达到这么高温度),很多 技术上难以实现。(相对于裂变)
人工受控聚变虽然还是一个传说, 但是在将来这个传说必然成为现实。
3、聚变有两条不同路径,从而通过这些途径成功实现人工控制
1. 利用非常稀薄的燃料,故而反应速度减慢,这 样就可以适当控制反应——(托卡马克装置)。
2. 使燃料达到极高的密度,比液态氢的密度高一 千倍以上,这样就可以产生类似氢弹中发生的 爆炸,不过爆炸所释放的能量还不到氢弹输出 能量的百万分之一,这个过程不断重复,就能 类似于内燃机产生动力那样输出核能。
日本JT-60U装置
欧共体JET装置
美国TFTR装置
中国环流器2号A(HL-2A)与聚变研究
我国科学家早在 上个世纪50年代中 期就开始了可控核 聚变的研究。1984 年,核工业西南物 理研究院建成了中 国最大的研究核聚 变的托卡马克装置 HL-1并在探索可控 核聚变的道路上取 得了重要进展。
中国环流器二号A(HL-2A)装置
D + 3He D + D
T (1.01) + p (3.02)
D-T 反应是最可能得到实际应用的反应。 D-D 反应是最终想要到达的反应。(丰富,清洁,难度大)
2、生产氚反应
6Li
+ n 4He +T +4.78MeV
氚是氢的同位素,它是放射性元素,半衰 期为12.3a,在自然界很少,必须人工生产。 生产氚的方法是:在聚变堆包层中装入锂, 利用D-T反应生成的高能中子与锂反应生成 氚。
聚变中间技术的应用涉及的领域包括超 导研究、高真空、生命科学、遥控密封、 环境科学(地球模拟、电力储藏、环境气 体精密测定、磁气分离系统、氢能源利用、 微波电力输送)、密封、等离子体计量和 控制、信息通信(超高速数据处理、遥控 控制系统、大型液晶显示屏幕等)、RF 加热技术、NBI加热技术、纳米材料(等 离子束高速精细加工、高磁界中的材料开 发、高周波环境下陶瓷烧制、超高真空环 境、高性能材料的制造)等学科。
1994 年建成了中型托卡马克聚变实验装置-中国环流器新一号 HL-1M。 2002年,又建成我国第一个具有偏滤器位形的大型托卡 马克实验装置——中国环流器二号 A(HL-2A)。2003年,HL-2A 装置在国内首次实现偏滤器位形放电。之后,HL-2A在高参数条件 下连续重复开展稳定的偏滤器位形实验,在电子回旋加热实验中获 得了4.93keV(约5500万度)的电子温度,在中性束加热中得到了 2.5keV的离子温度,把我国核聚变实验研究的整体水平提升到一个 新的高度。
可控聚变反应堆——磁约束
• 带电粒子(等离子体)在磁场中受洛伦兹力的作用 而绕着磁力线运动,因而在与磁力线垂直的方向上 就被约束住了。同时,等离子体也被电磁场加热。
• 由于目前的技术水平还不可能使磁场强度超过10T, 因而磁约束的高温等离子体必须非常稀薄。如果说 惯性约束是企图靠增大粒子密度n来达到点火条件, 那么磁约束则是靠增大约束时间τ。
核工业西南物理研究院是我国聚变能研发的重要力量,也是我 国参与国际热核聚变堆研究计划的重要技术支撑单位之一。在长达 半个世纪的核聚变科学研究中,核工业西南物理研究院实现了我国 核聚变研究由原理探索到大规模装置实验的两次跨越发展,为我国 核聚变能源开发事业做出了重要贡献。
核聚变技术的研究开发意义不 仅仅在于实现核聚变能源的商业应 用。尽管核聚变研究开发进程的道 路艰难而曲折,但在漫长的核聚变 科学研究过程中开发出的尖端技术 同时又产生出众多对产业有贡献的 革新技术. 并带动了各个尖端科技 领域的进步。
核聚变能的研发对每个大国都是必要的,但 却是一个长期、大规模、高投入而且又是高 风险的过程。参加ITER计划,全面介入ITER 的建设和实验,可以掌握ITER 的知识和技术, 使其成为我国聚变研究的一部分,并为国家 培养一批聚变工程和科研人才,再配合聚变 反应堆材料以及聚变堆某些必要技术的研究 等,可以为我国自主开展核聚变示范电站的 研发奠定强有力的基础。
东北电力大学二东601演播室 2011年4月12日强档上映 谢谢观看 再见
氢弹——惯性约束聚变
氢弹是一种人工实现的、不可控制的热核反应,也是至 今为止在地球上用人工方法大规模获取聚变能的唯一方 法,但是它必须用裂变方式来点火,因此它实质上是裂 变加聚变的混合体,总能量中裂变能和聚变能大体相等。 氢弹,从本质上讲,是利用惯性力将高温等离子体进行 动力性约束,简称惯性约束。惯性约束还有激光惯性约 束,其中一个方案:在一个直径约为400μm的小球内充 以30-100大气压的氘-氚混合气体,让强劲率激光(目前 达到1012W,争取1014W)均匀地从四面八方照射小球, 使球内氘氚混合体的密度达到液体密度的一千到一万倍, 温度达到108K而引起聚变反应。除激光惯性约束外,还 有电子束等方案,但至今还没有一个成功。
核 聚 变 反 应 原 理
核聚变能是两个较轻的原子核结合成一个较重的原子 核时释放的能量,产生聚变的主要燃料之一是氢的同位 素氘,氘广泛地分布在海水中。
1、聚变反应
D + T
4He
(3.52MeV) + n (14.1MeV)
D + D
3He
4He
(0.82) + n (2.45)
(3.66) + p (14.6)