为何会核聚变?

为何会核聚变?,第1张

众所周知,温度越高,分子运动越激烈,也就是说,这些原子、分子碰撞的越厉害,而基本粒子之间太近则有斥力,稍远则有引力。当原子运动过于激烈,动能大于克服斥力所需能量时,两个或多个原子就会结合,形成新的原子。聚变不一定是释放能量,某些聚变需要吸收能量,只要看聚变前的总质量和聚变后的总质量,如果损失就是释放,增加就是吸收,这就是爱因斯坦的质能公式。粒子之间为什么存在斥引力,大部分是因为电磁力,还有就是基本粒子之间才有的强力和弱力(这方面楼主可以查专业书籍),在有就是万有引力了
能量到底来自哪里? 现在总体上来讲都是核聚变产生的,这方面楼主可以看一下狄拉克的负能电子海(真空)的理论

人们认识热核聚变是从氢d爆炸开始的,氢d爆炸时能释放出极大的能量,会给人类带来灾难。而科学家们却希望发明一种可以有效地控制“氢d爆炸”的过程的装置,让能量能够持续稳定的输出,用来解决人类面临的能源短缺危机。利用核聚变发电是21世纪的重要技术,它主要是把聚变燃料加热到1亿摄氏度以上的高温,从而让它产生核聚变,然后人们就可以利用其输出的热能。

核能是能源家族的新成员,它包括裂变能和聚变能两种主要的形式。裂变能是重金属元素的质子通过裂变而释放出巨大能量,目前人类已经实现商用化。因为裂变需要的铀等重金属元素在地球上的含量稀少,而且常规裂变反应堆会产生长寿命、放射性较强的核废料,污染环境,因此这些因素一定程度的限制了裂变能的发展。而核聚变的形式目前还尚未实现商用化。

核聚变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),发生原子核互相聚合的作用,从而生成新的质量更重的原子核,并且伴随着巨大的能量释放出来的一种核反应形式。原子核中蕴藏着巨大的能量,原子核的变化(从一种原子核转化为另一种原子核)往往还伴随着巨大能量的释放。如果是由重的原子核变为轻的原子核,叫做核裂变,如原子d爆炸;如果是由轻的原子核变为重的原子核,就叫做核聚变,如太阳发光发热的能量来源。

比原子d威力更大的核武器是氢d,它就是利用核聚变来发挥作用的。核聚变的过程与核裂变相反,核聚变是几个原子核聚合成一个原子核的过程,只有较轻的原子核才会发生核聚变,比如氢的同位素氘、氚等。核聚变会释放出巨大的能量,而且要比核裂变释放出的能量大很多。太阳内部连续进行着氢聚变成氦的过程,它的光和热就是由核聚变产生的。

利用核能的最终目的是要实现受控核聚变释放的能量。核聚变和核裂变相比,它有两大优点:一是地球上蕴藏的核聚变能源远比核裂变能量丰富得多。据专家测算,每升海水中含有003克氘,而地球上有70%的面积被海水所覆盖,所以地球上仅在海水中就有45万亿吨氘。1升海水中所含的氘,经过核聚变释放的能量相当于300升汽油燃烧后释放出的能量。如果把地球上海水中所有的氘全部用于核聚变反应,那么其释放出的能量足够人类使用几百亿年,而且其反应产物是无放射性污染的氦;二是由于核聚变过程中需要维持极高的温度,如果某一环节出现问题,燃料的温度下降,核聚变反应就会自动终止。也就是说,聚变堆是安全的。因此,聚变能是一种无限的、环保的、安全的新能源,这就是为什么世界各国,尤其是发达国家都不惜花费大量人力物力财力,竞相研究、开发聚变能的原因所在。

目前,实现核聚变的方法有很多种。最早的著名方法是“托卡马克”型磁场约束法。它是利用通过强大电流所产生的强大磁场,把等离子体约束在很小范围内。虽然在实验室条件下已接近成功,但要达到工业应用的水平还有一段遥远的距离。按照目前的技术水平,要建立“托卡马克”型核聚变装置,需要大量的资金支持;另一种实现核聚变的方法是惯性约束法,惯性约束核聚变是把几毫克的氘和氚的混合气体或固体,装入直径约几毫米的小球内,从外面均匀射入激光束或粒子束,球面因吸收能量而向外蒸发,球面内层受到它的反作用,会向内挤压(反作用力是一种惯性力,靠它使气体约束,所以称为惯性约束),就像喷气飞机气体会往后喷而推动飞机飞行一样,小球内气体受挤压而压力升高,并伴随着温度急剧升高而升高,当温度达到所需要的点火温度(大概需要几十亿摄氏度)时,小球内的气体便会发生爆炸,并产生大量热能。这种爆炸过程所需的时间很短,只有几皮秒(1皮等于1万亿分之一)。如每秒钟发生三四次这样的爆炸并且连续不断地进行下去,所释放出的能量就相当于百万千瓦级的发电站释放的能量。

原理上看很简单,但是现有的激光束或粒子束所能达到的功率,离需要的功率还差几十倍、甚至几百倍,再加上其他种种技术上的问题,使得惯性约束核聚变仍是人类可望而不可及的技术。

核聚变是当前社会最有发展前途的新能源,核聚变反应是氢d爆炸的基础,能够在一瞬间产生大量的热能,但目前人类还无法加以利用。如果使核聚变反应在一定的约束区域内,能够根据人们的意图有控制地使其产生与进行,实现持续、平稳的能量输出,就可以实现受控热核反应。不过,这正是目前科学家们进行试验研究的重大课题。受控热核反应是聚变反应堆的基础,如果聚变反应堆一旦实验成功,则可能会为人类提供最环保而又取之不尽的新能源。

问题一:核聚变存在核污染的问题? 轻核的聚变 现在主要的困难 有两个
(1)核聚变 要求 极高的温度,达到几百万甚至 千万摄氏度。现在 地球上没有任何物质可以耐这么高温,所以 没有容器来 盛放 聚变物质。不过现在 科学家 采用 磁场来约束带电粒子。
(2)核聚变 的 反应速度 无法控制,一旦达到聚变 的条件,聚变反应可以在极短时间内完成,释放出大量能量,从而会造成核爆炸。
控制聚变反应的速度 是 现在科学家亟待解决的一个难题。一旦实现了 受控 核聚变。其价值是不可估量的。
至于核聚变是否有核污染。核聚变 反应中也会产生一些具有放射性的 同位素,不过这些放射性同位素的 半衰期一般都较短。放射性产物可以在较短时间内 衰变。所以 和 裂变 反应相比较,聚变的污染要小得多。对环境的长期影响也较小。

问题二:核聚变真的是毫无放射性污染吗 核聚变与核裂变相比几乎不会带来放射性污染等环境问题,而且其原料可直接取自海水中的氘,来源几乎取之不尽,是理想的能源方式.EAST装置是中国耗时8年、耗资2亿元人民币自主设计、自主建造而成的,它成为世界上第一个建成并真正运行的全超导非圆截面核聚变实验装置.已知两个氘核聚变生成一个氦3和一个中子的核反应方程是:
2→++326MeV
若有2g氘全部发生聚变,则释放的能量是(NA为阿伏加德罗常数)( )
A.05X326MeV B.326MeV
C.05Nax326MeV D.NAx326MeV
C

问题三:核聚变的反应堆会产生严重的核污染吗 不会,但会产生中子。
中子是有害的。
目前还没有核聚变反应堆。

问题四:核武器为什么会污染环境 核爆炸在几微秒的瞬间释放出大量能量的过程。核反应释放的能量能使反应区(又称活性区)介质温度升高到数千万,压强增到几十亿大气压成为高温高压等离子体。反应区产生的高温高压等离子体辐射X射线,同时向外迅猛膨胀并压缩d体,使整个d体也变成高温高压等离子体并向外迅猛膨胀,发出光辐射,接着形成冲击波(即激波)向远处传播。
这个是核爆炸的过程。
下面和你说说核爆炸的影响:冲击波是最直接的杀伤性介质,这玩意能把所有受到冲击的东西毁坏,比如房屋,树木等,污染的话这个小一点
光辐射,电磁脉冲等等对于环境来讲的影响只是一段时间(不长)。
真正有污染并持续久的是放射性污染(核爆的材料物质――铀235,钚239
这两种物质是核爆炸的主要材料。
铀235:有放射性,拥有非常长的半衰期(数亿年~数十亿年)
钚239:钚-239半衰期为241万年。
上述两种元素在爆炸的时候会产生大量的放射性物质,会沾染到爆炸范围内的介质上,所以,在爆炸结束后,爆区内的辐射量都会增加,所谓的污染就是这个(放射性污染)放射性污染会造成动植物的基因突变,从而产生不同的物体类型(很多收到放射性沾染的人,或者动物会出现下一代的先天性残疾,这是因为其导致基因中的脱氧核糖核酸序列发生改变)所以,我们把核爆区叫做放射性区域(也叫放射性污染区)。
比如切尔诺贝利核电站的爆炸,福岛核电站的核事故,都造成当地大部分范围的辐射量增高,直接危害的人类健康,所以划定为放射性污染区域。这个就是核武器的污染。
顺便提一下,核武器分为核裂变武器,核聚变武器,这两种均会释放大量的中子,都是能造成放射性污染的东西,包括用铀制造的武器(贫铀d,贫铀装甲)都会造成放射性污染。
还有个名词便于你理解:半衰期――放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需要的时间,叫半衰期。

问题五:为什么聚变无污染,而裂变污染很大? 很简单,裂变后生成的物质,仍有放射性,而以人类目前的能力来说,只能让氚和氘发生巨变,二抚发生聚变的产物是氦,是一种通常情况下不会参与化学反应的物质,因此,没有污染。但我认为这也是暂时的,万一将发现一种可以和氦气反映的物质,二人类偶大规模使用这种物质时,巨变就或多或少有“污染”了,毕竟以前谁也不认为二氧化碳会污染环境一样。

问题六:核聚变有什么好处和坏处? 利用核聚变作为武器,它比裂变武器更清洁而且破坏力更大。作为能量源,它除了同质量能产生更多的能量外,还有聚变材料储量更大,目前的困难是可控核聚变技术仍然是世界难题


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