可控核聚变的难点在哪里?

对能源的利用方式,决定了人类文明进步的程度。懂得了用火,人便从猴变成了人;懂得了用电,人类便进入了电气时代;掌握了核变,划时代的核能时代便开始了。风能水能太阳能,这些不值一提

本文最后更新时间:  2023-05-16 03:17:27

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。我们熟知的太阳就是依靠这种核聚变养育地球万物。为什么人工可控核聚变这么困难呢,可以分如下两方面来看。

1,作为反应体的混合气必须被加热到等离子态——也就是温度足够高到使得电子能脱离原子核的束缚,原子核能自由运动,这时才可能使得原子核发生直接接触,这个时候,需要大约10万摄氏度的温度。

2,为了克服原子核之间的强大斥力,原子核需要以极快的速度运行,得到这个速度,最简单的方法就是提高体系温度,使得分子热运动达到极高的程度。而要使原子核达到要求的状态状态,需要上亿摄氏度的温度。此后,氚的原子核和氘的原子核以极大的速度发生碰撞聚合,产生了新的氦核和新的中子,释放出巨大的能量。达到一定稳定后,反应体已经不需要外来能源的加热,核聚变自身产生的温度已经足够使得原子核继续发生聚变。此后只要氦原子核和中子被及时排除,新的氚和氘的混合气被输入到反应体,核聚变就能持续下去,产生的能量一小部分留在反应体内,维持链式反应,大部分可以输出,作为能源来使用。

从上面的分析不难看出,可控核聚变的难点在于制造一个可以承载上亿摄氏度的空间。目前有两种被认为是最可行的办法,一种是惯性约束,另一种就是磁力约束。但是这两种方法对工程和设备的运行管理都有着极高的要求,并不是那么好实现的。

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