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为什么要研究核聚变
2012-10-04| 作者: | 点击:次 |

    随着科学技术和社会生产力的不断发展,能源的位置显得越来越重要,人类也在不断扩大能源的利用范围。人类又进入了利用原子核能的新时代。但是总的来看,全世界目前的能源仍以煤、石油、天然气等化石燃料为主。

    然而,这些化石燃料是极其宝贵的化工原料,可以提炼加工各种化学纤维、塑料、尼龙、橡胶、化肥等化工产品。将这样好的化工原料化作一团熊熊大火,仅仅利用燃烧时放出的一部分热量,实在可惜。同时,随着社会生产力的发展和人类生活水平的提高,世界能源消耗量愈来愈大。近几十年来,几乎每十年增长一倍。估计全世界煤、石油、天然气的储量只能供人类再使用一百年左右。因此,摆在人类面前一项紧迫的战略任务就是探索新能源。

 

各种能源的使用年限

    人类现在已经开发出各种新能源,比如:太阳能、风能、水能、潮汐能、地热能等等。这些新能源各有特点,都有实用价值。但是从根本上来说他们都只能作为一种辅助能源。要让这几种能源作为整个社会生产和人类生活所需的基本动力来源目前却是不可能的。

  从五十年代开始登上世界能源舞台的核电站显示了巨大的威力。只要燃烧极少的燃料就可获得巨大的能量。但是,这种核电站是以原子核的裂变反应为基础的.产生的放射性废物处理比较困难,而且主要核燃料铀的储量相对其它元素来说并不丰富,开采和提炼又十分困难。而且裂变核电站核废料有放射性,处理比较困难,而且因为发展史上一些大事故,比如切诺尔贝利事故和福岛核电站核泄漏事故,让人们对核电站心有余悸,甚至很多国家做出决策不再发展裂变核电站。所以裂变能仍不能长久的解决我们面临的能源问题。因此原子核的裂变能并不是人类最理想的能源。

    唯有一种完全崭新的能源一一原子核的聚变能才是人类未来最理想的新能源。它的物理基础是轻原子核(氢的同位素氘和氚)发生聚变核反应。它具有许多其它能源都无可比拟的令人神往的突出优点。

    首先它的原料储量极其丰富,因其主要燃料氘跟氧结合成重水存在于海水之中。每公斤海水含氘0.03克。地球上有海水1021千克,含氘3×1016千克,目前全世界能源消耗水乎每年2×1020焦耳,只霜燃烧106千克氘就够了。可见地球上的氘够用3×1010年之久!考虑到能源消耗水平的逐年增加,也足以用上1010年,就是几百亿年,这是多么巨大的数字!地球的年龄也不过50亿年,人类历史不过几百万年。可见,核聚变能源一旦实现,浩瀚的汪洋大海将成为人类能源的原料仓库,取之不尽、用之不竭。人类从此再也不必为能源问题而操心了。

  另外,“燃烧”每单位质量的燃料释放出的能量非常大,这是核聚变能源的又一突出优点。“燃烧”一千克氘相当于四千克铀,相当于七千吨汽油或一万吨煤。也就是说“燃烧”l千克海水和燃烧210千克(300升)汽油所获得能量相当。  

   

  此外,核聚变能源对环境的污染轻,聚变产物没有放射性。同时,由于聚变反应需要的条件比较高,一旦发生事故,造成反应的等离子体约束破裂,聚变反应便会终止。因此聚变燃料的保存运输、聚变电站的运行都比较安全。

    鉴于核聚变诸多的优点,加上当前国际上普遍面临的能源危机,因此,很多国家已经大力发展核聚变的研究。

 
 

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