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留美学子
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核聚变(Nuclear fusion)就是小质量的两个原子合成一个比较大的原子,而核裂变(Nuclear fission)就是一个大质量的原子分裂成两个比较小的原子。
这两个过程都会释放出大量的能量。结合可控/不可控,可以将目前的核能研究分为四个方面。目前人类已经实现了可控+不可控的核裂变以及不可控的核聚变,唯一没有实现的就是可控核聚变。正常情况下,两个原子核由于自身都带正电会彼此排斥,这种排斥力被称为库仑斥力,如果想完成核聚变必须要克服库仑斥力才能让原子核聚集到一起。也就是说要给与原子足够高的动能,而原子的高动能的宏观表征就是温度。只有当物质的温度足够高才能使其原子核和电子分开,这种状态的物体被称为"等离子体"。当等离子体中的质子和中子距离在一定范围内,会产生核力,将其聚合在一起,这就是核聚变。不难看出核聚变不但需要高温环境,并且还需要有足够多的原子。也就是说温度T和密度p决定了核聚变产生的功率。而如果希望稳定的输出能量,要保持这样稳定的高温高压的环境足够长的时间。所以封闭时间t也称为聚变的一个重要衡量指标。温度、密度和时间也称为聚变三要素,他们的乘积()决定了核聚变产生的能量。由于密度提高一般会对封闭空间带来巨大挑战,所以目前一般采用提高温度的方式来增加聚变能量,这也是为什么中国环流器二号M装置将等离子体温度提高到太阳内部温度10倍的原因。
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可控核聚变(Controlled nuclear fusion)俗称人造太阳,因为太阳的原理就是核聚变反应(核聚变反应主要借助氢同位素。核聚变是两个较轻的原子核聚合为一个较重的原子核,并释放出能量的过程。自然界中最容易实现的聚变反应是氢的同位素——氘与氚的聚变,这种反应在太阳上已经持续了50亿年。核聚变不会产生核裂变所出现的长期和高水平的核辐射,不产生核废料,当然也不产生温室气体,基本不污染环境)
人们认识热核聚变是从氢弹爆炸开始的。科学家们希望发明一种装置,可以有效控制“氢弹爆炸”的过程,让能量持续稳定的输出。
核聚变一般指氕氘氚即氢的同位素,当他们在高温几千万度甚至到1亿度时,发生原子核融合反应成氦同时还有质量亏损,这质量亏损则释放大量能量,目前人类正抓紧研究对这核聚变进行可控研究,可控研究就是如何控制聚合反应时产生能量控制,让他相对缓慢释放,人们将此进行发电,而且此发电是没有污染的和聚变材料丰富可满足人类上万年的需求。而不可控的核聚变就是氢弹爆炸。
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