核聚變的原理是什麼?怎麼實現?現在有可控的或者不可控的核聚變嗎?有什麼應用

2021-03-22 02:17:14 字數 5643 閱讀 1449

1樓:匿名使用者

目前聚變好像無法控制,只能一下子全部釋放,所以只能用作**,目前的應用就是氫彈,比原子彈的裂變能釋放更大的能量

可控核聚變 為什麼不能實現

2樓:匿名使用者

不好意思,剛看到。

我不是專業人士,可能也說不出專業全面的術語。我的理解是,目前控制核聚變用的是強磁場約束法,本身就需要耗費極大的能量。且控制和調節核聚變強度的手段和能力也不完善,無法使受控核聚變裝置長時間穩定執行,所以目前還難以實現。

至於可控核聚變是一條死路,目前還不能這樣說。

科學技術總是在不斷發展的,今天的不可能,也許就是明天的可能和現實。當初也有許多知名科學家說過,比水重的東西不能漂浮在水上;比空氣重的東西不能飛起來;高速行駛的火車會扭斷人的脖子;發射火箭消耗的能量會無法承受。。。現在不都成為現實了嗎?

3樓:匿名使用者

不受控的核聚變就是氫彈,這個已經沒問題了。但受控的核聚變還不行。有兩個原因。

一是聚變反應的速率無法控制。核電站是受控核裂變反應。反應速率靠控制反應時產生的中子數量來實現。

想讓反應進行得快一點,就把中子吸收劑抽出來一點,中子多了,反應速率就加快了。想讓反應進行得慢一點,就把中子吸收劑多放進去一些,中子少了,反應就進行得慢了。當把中子吸收劑完全放進去時,所有中子都被吸收了,裂變反應就基本中止了。

但聚變反應就不一樣。聚變反應需要極高的溫度和極大的物質密度。一旦達到反應條件,靠什麼來控制反應速率呢?

既要保持上千萬度的反應溫度,又要只讓一部分氫核相互反應,另外大部分氫核不反應,現在還沒辦法。

二是找不到放置核聚變反應的容器。聚變反應需要上千萬度的反應溫度,又要保持極高的物質密度,而且一旦反應開始進行,產生的能力會使內部壓力急劇公升高。那把聚變反應放在**進行呢?

有什麼東西能把正在反應的氫燃燒裝進去,既能在上千萬度的溫度下不熔化,又能承受反應時內部巨大的壓力呢?至少在現在,還找不出這樣的材料。有人設想用極強的電磁能把反應限制在一定的體積內,但目前還實現不了。

所以,目前受控核裂變反應還無法實現。

4樓:匿名使用者

不完全同意前者說法。我就是傳統核院校畢業的,對此了解還是有一定的。

前者說目前還沒有容器可以放核聚變燃料,這個是錯誤的。目前有托卡馬克和仿星器兩種容器可以約束核聚變燃料。

目前主要的問題在於穩定燃燒的持續時間不夠長。由於核聚變需要達到極高的溫度,同時為了實現超強的磁場,有需要磁場發生器達到接近絕對零度的超低溫,燃燒過程穩定性難以長時間控制。

可控核聚變的實現難點是什麼?

5樓:小小乙個小明

其實,可控核聚變,就是我們常說的人造太陽了。說實在的,核聚變比核裂變清潔。因為核聚變是兩個氫原子,變成了氦原子,沒有產生什麼核廢料。

只不過,用來核聚變的氘氚,要收集的話,比較麻煩。而且,自然界中沒有氚。所以,生產氚來製作核聚變的話,有點像是拿錢來換錢一樣。

要注意了,材料是最重要的,沒有材料,就很難實現。

6樓:匿名使用者

目前的問題很多也很棘手。乙個是可控,乙個是材料。因為聚變反應高達上億℃,沒有任何材料可以承受如此高溫,所以科學家們提出強磁場約束等離子體的理念。

然而目前的技術手段,缺乏長時間提供強大磁場約束的能力。目前的實驗堆只能維持不到兩分鐘。

也就是說,給人造太陽做的籠子還是不牢靠,這是最大的問題。

然後就是反應材料,雖然儲量豐富,但是開採很難。

如果要實現商用,反應堆必須做到足夠大的輸出功率,這個目前沒有任何經驗,誰都不知道會不會發生不可控事件比如核爆,黑洞等等問題。

7樓:於昌斌的

難點持強磁場,解決等離子體中的不穩定現象,材料耐輻射等。

聚變堆面臨的主要理論困難是很多種不穩定性的成因和物理解決辦法,不穩定性有很多種,每種都要搞清楚,現在大的不穩定應已經可以克服。但如果要商業執行,聚變堆必須做到很大,這就讓裡面的物理問題變得更複雜,所以這也是現在正在解決的方向之一。

8樓:匿名使用者

難點在於控制,可控核聚變的安全性穩定性還不是很可靠,所以人類可以造出來但是卻不能很好的控制

9樓:活寶

****請諮詢中國科學院 。哈哈

10樓:匿名使用者

當世界把托卡馬克裝置挪進鸚鵡螺,極端扭曲的殼腔時,糾集的托卡馬克解放了。

(π1)、磁s 極與n 極交心❤了。

等離子電流環感生電感效應導致制導磁能n 極越遷到大規模磁s 螺旋腔,在單向磁s的大規模螺旋另加磁n 極迴轉偏向結構_簡稱磁偏流結構。

π2、等離子體與中子緊束了。

等離子電流在托卡馬克裝置內螺旋磁應力下,產生的+-電場強度週期性波動與極度扭曲等離子流結構,仿星器技術旨在向內接近扭曲等離子電流,以解決中子能量輻射外散致第一壁,卻無意中阻擋了氦灰的有效排出,嚴重影響了等離子體的濃度與溫度保持,還有其精密磁控化設計,實時等離子電流的峰值波動資訊與外部磁控存在平衡的滯後性,不能自持聚變。而在本結構理論設計的標準參量模型下,等離子電流代替了托卡馬克的超導電流環籠,成為磁偏轉流結構體內的乙個開放型緊束的體系鏈,短程瞬時內就完成電與磁的飽和**換,中心磁「n」極與外環磁s極(在托卡馬克裝置下是磁島、磁面撕裂的難題)。

因極具能量的中子只能在核運動的路徑上,磁偏轉結構的不完全磁n 極平衡所需要相對量的大規模磁s極的消耗比例,而其所有餘量磁s來完成所需的週期性電場勢能強度,以促進保持+-離子空間相位角與單位時間內的能量交換強度。其中過程可理解為核作用力,「電與磁交換短程性,瞬時性,而與整個「托卡馬克虛化體」達成空間電荷相對的無關性,再則也可以保持中心磁n 極磁電感強度,以保持磁n 極在腔內的空間角度與磁緊束的張度的穩定性」,此過程性質與核作用力基本一致。

11樓:嗯啊哦了呵

聚變堆面臨的主要理論困難是很多種不穩定性的成因和物理解決辦法,不穩定性有很多種,每種都要搞清楚,現在大的不穩定應已經可以克服。但如果要商業執行,聚變堆必須做到很大,這就讓裡面的物理問題變得更複雜,所以這也是現在正在解決的方向之一。

12樓:匿名使用者

說實在的,核聚變比核裂變清潔。因為核聚變是兩個氫原子,變成了氦原子,沒有產生什麼核廢料。

只不過,用來核聚變的氘氚,要收集的話,比較麻煩。而且,自然界中沒有氚。所以,生產氚來製作核聚變的話,有點像是拿錢來換錢一樣。

要注意了,材料是最重要的,沒有材料,就很難實現。

13樓:匿名使用者

我想找著,乙個女人資訊,因她蒙頭。

如果可控核聚變實現了,人類是不是不用吃地球老本了,自己給自己造太陽,拉一船動植物去太空旅行了?

14樓:匿名使用者

不是的。可控核聚變(人造太陽)與太陽不是一回事。

知道氫彈吧?就是利用氫的重同位素聚變,產生巨大的能量和殺傷力的**。其原理是:

氘+氚→氦+中子+能量。這與太陽上每時每刻都在發生的氫聚變反應的最後一步有些相象。氫核聚變不會產生核裂變所出現的長期和高水平的核輻射,不產生核廢料,當然也不產生溫室氣體,基本不汙染環境。

氫彈出現後,人們就想,如果能讓氫同位素聚變反應受到控制,讓它慢慢地聚變,把聚變產生的能量提取出來,用來發電,那該多好。這就是可控核聚變的原理。因為氘與氚的聚變反應在太陽上已經持續了50億年,所以把可控核聚變稱為「人造太陽」。

但要實現可控核聚變非常困難。一是要讓氘與氚實現聚變,其溫度要達到數千萬度。沒有任何物質能夠承受這麼高的溫度。

二是如何把氘與氚限制在乙個非常小的體積內,並讓能量緩慢釋放出來。最著名的方法是"托卡馬克"型磁場約束法。它是利用通過強大電流所產生的強大磁場,把等離子體約束在很小範圍內,來實現可控核聚變。

下面是可控核聚變裝置的原理。

它一點兒也不像太陽,也沒有太陽的熱輻射功能,只是用來產生能量,並發電的。

目前用可控核聚變來發電距離工業化應用還差得很遠。即使將來某一天實現了,也是用於替代現在的火力發電、核電等,讓地球變得更清潔。

而把這種裝置用來自己給自己造太陽,拉一船動植物去太空旅行,從目前看還是不可能的。

人工可控核聚變怎樣實現?

15樓:匿名使用者

核能包括裂變能和聚變能兩種主要形式。裂變能是重金屬元素的質子通過裂變而釋放的巨大能量,目前已經實現商用化。因為裂變需要的鈾等重金屬元素在地球上含量稀少,而且常規裂變反應堆會產生長壽命放射性較強的核廢料,這些因素限制了裂變能的發展。

另一種核能形式是目前尚未實現商用化的聚變能。核聚變是兩個較輕的原子核聚合為乙個較重的原子核,並釋放出能量的過程。自然界中最容易實現的聚變反應是氫的同位素——氘與氚的聚變,這種反應在太陽上已經持續了150億年。

氘在地球的海水中藏量豐富,多達40萬億噸,如果全部用於聚變反應,釋放出的能量足夠人類使用幾百億年,而且反應產物是無放射性汙染的氦。另外,由於核聚變需要極高溫度,一旦某一環節出現問題,燃料溫度下降,聚變反應就會自動中止。也就是說,聚變堆是次臨界堆,絕對不會發生類似前蘇聯車諾比核(裂變)電站的事故,它是安全的。

因此,聚變能是一種無限的、清潔的、安全的新能源。其實,人類已經實現了氘氚核聚變——氫彈**,但那種不可控制的瞬間能量釋放只會給人類帶來災難。人類需要的是實現受控核聚變,以解決能源危機。

聚變的第一步是要使燃料處於等離子體態,即進入物質第四態。等離子體是一種充分電離的、整體呈電中性的氣體。在等離子體中,由於高溫,電子已獲得足夠的能量擺脫原子核的束縛,原子核完全裸露,為核子的碰撞準備了條件。

當等離子體的溫度達到幾千萬攝氏度甚至幾億度時,原子核就可以克服斥力聚合在一起,如果同時還有足夠的密度和足夠長的熱能約束時間,這種聚變反應就可以穩定地持續進行。等離子體的溫度、密度和熱能約束時間三者乘積稱為「聚變三重積」,當它達到1022時,聚變反應輸出的功率等於為驅動聚變反應而輸入的功率,必須超過這一基本值,聚變反應才能自持進行。由於三重積的苛刻要求,受控核聚變的實現極其艱難,真正建造商用聚變堆要等到21世紀中葉。

作為21世紀理想的換代新能源,核聚變的研究和發展對中國和亞洲等能源需求巨大、化石燃料資源不足的發展中國家和地區有特別重要的戰略意義。 受控熱核聚變能的研究分慣性約束和磁約束兩種途徑。慣性約束是利用超高強度的雷射在極短的時間內輻照靶板來產生聚變。

磁約束是利用強磁場可以很好地約束帶電粒子這個特性,構造乙個特殊的磁容器,建成聚變反應堆,在其中將聚變材料加熱至數億攝氏度高溫,實現聚變反應。20世紀下半葉,聚變能的研究取得了重大的進展,托卡馬克型別的磁約束研究領先於其它途徑。 托卡馬克是前蘇聯科學家於上世紀60年代發明的一種環形磁約束裝置。

美、日、歐等發達國家的大型常規托卡馬克在短脈衝(數秒量級)執行條件下,做出了許多重要成果。等離子體溫度已達4.4億度;脈衝聚變輸出功率超過16兆瓦; q值(表示輸出功率與輸入功率之比)已超過1.

25。所有這些成就都表明:在托卡馬克上產生聚變能的科學可行性已被證實。

但這些結果都是在數秒時間內以脈衝形式產生的,與實際反應堆的連續執行仍有較大的距離,其主要原因在於磁容器的產生是脈衝形式的。 受控熱核聚變能研究的一次重大突破,就是將超導技術成功地應用於產生托卡馬克強磁場的線圈上,建成了超導托卡馬克,使得磁約束位形的連續穩態執行成為現實。超導托卡馬克是公認的探索、解決未來具有超導堆芯的聚變反應堆工程及物理問題的最有效的途徑。

目前,全世界僅有俄、日、法、中四國擁有超導托卡馬克。法國的超導托卡馬克 tore-supra體積是 ht-7的17.5倍,它是世界上第乙個真正實現高引數準穩態執行的裝置,在放電時間長達120秒條件下,等離子體溫度為兩千萬度,中心密度每立方公尺1.

5×1019,放電時間是熱能約束時間的數百倍。

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