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详细分析我国核聚变能产业深度调研及未来发展前景趋势分析

日期:2020-09-28 08:40:26   来源:中国项目工程咨询网   浏览:
    核聚变,即轻原子核(例如氘和氚)结合成较重原子核(例如氦)时放出巨大能量。因为化学是在分子、原子层次上研究物质性质,组成,结构与变化规律的科学,而核聚变是发生在原子核层面上的,所以核聚变不属于化学变化。

  核聚变,又称核融合、融合反应、聚变反应或热核反应。核是指由质量小的原子,主要是指氘或氚,在一定条件下(如超高温和高压),只有在极高的温度和压力下才能让核外电子摆脱原子核的束缚,让两个原子核能够互相吸引而碰撞到一起,发生原子核互相聚合作用,生成新的质量更重的原子核(如氦),中子虽然质量比较大,但是由于中子不带电,因此也能够在这个碰撞过程中逃离原子核的束缚而释放出来,大量电子和中子的释放所表现出来的就是巨大的能量释放。这是一种核反应的形式。原子核中蕴藏巨大的能量,原子核的变化(从一种原子核变化为另外一种原子核)往往伴随着能量的释放。核聚变是核裂变相反的核反应形式。科学家正在努力研究可控核聚变,核聚变可能成为未来的能量来源。

  产生可控核聚变需要的条件非常苛刻。我们的太阳就是靠核聚变反应来给太阳系带来光和热,其中心温度达到1500万摄氏度,另外还有巨大的压力能使核聚变正常反应,而地球上没办法获得巨大的压力,只能通过提高温度来弥补,不过这样一来温度要到上亿度才行。核聚变如此高的温度没有一种固体物质能够承受,只能靠强大的磁场来约束。由此产生了磁约束核聚变。

  对于惯性核聚变,核反应点火也成为问题。不过在2010年2月6日,美国利用高能激光实现核聚变点火所需条件。中国也有"神光2"将为我国的核聚变进行点火。

  美国的核聚变研究主力,一个是该国能源部耗资40亿美元在加州利弗莫尔建造的国家点火装置,也是世界最大的激光核聚变装置。但争议是,利用该技术研制的氢弹,用激光点火爆炸后不会产生放射性裂变物,属于不会产生核辐射的“干净的”“常规武器”,并且不受《全面禁止核试验条约》的限制。

  中国同样在核聚变技术上不断取得突破。我国自行设计、自主研发的首台大型反场箍缩磁约束聚变实验装置在中国科学技术大学完成安装调试并进入常态化运行。KTX所利用的反场箍缩,有别于托卡马克和仿星器,是另一类环形磁约束聚变装置。

  核聚变能利用的燃料是氘(D)和氚。氘在海水中大量存在。海水中大约每6500个氢原子中就有一个氘原子,海水中氘的总量约45万亿吨。每升海水中所含的氘完全聚变所释放的聚变能相当于300升汽油燃料的能量。按世界消耗的能量计算,海水中氘的聚变能可用几百亿年。氚可以由锂制造。锂主要有锂-6和锂-7两种同位素。锂-6吸收一个热中子后,可以变成氚并放出能量。锂-7要吸收快中子才能变成氚。地球上锂的储量虽比氘少得多,也有两千多亿吨。用它来制造氚,足够用到人类使用氘、氘聚变的年代。因此,核聚变能是一种取之不尽用之不竭的新能源。


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