人類歷史上發生過多次核電站洩漏,切爾諾貝利、福島核電站洩漏都使得周圍十來萬群眾遷居。所以對於核聚變很多人也持懷疑態度,氫彈比原子彈厲害,核聚變電站炸了那還得了?其實真的想多了。
核聚變是一種相當安全的產生方式,不同於裂變。裂變是因為重金屬的元素和難以束縛電子、中子,因此鐵之後的很多元素都具有天然衰變的能力,而且類似於鈾、鈽等都還有同位素,相對中子更多,原子核更難束縛,所以會裂變。裂變時會輻射出微觀粒子或者是輻射出射線,都具有一定的產熱作用,可以用此熱量燒開水發電。其實現如今的多種發電方式,比如太陽能、核電、地熱能,都是花式燒開水,然後推動汽輪機帶動發電機發電。裂變是可以自發進行的,不過核電站需要控制自由中子的量,控制裂變的速度,使核電站穩定的產生能量。
核聚變是反方向,裂變是元素原子分裂為能量、射線和其它的元素核,而聚變則是由輕元素原子核聚變為更重元素的原子核。這個過程中伴隨著尚難以解釋的質量損失,損失的質量就以能量的方式釋放出來。可是要啟動核聚變條件十分苛刻,我們所知的可控核聚變都存在於恆星內部,恆星在形成的過程中,無數的物質碰撞使恆星內部有很高的溫度,而物質的聚集又使得恆星內部的壓力十分巨大,壓力有實物質聚集的傾向,於是在恆星內部的炙熱環境中,等離子態的元素核自由碰撞更容易結合,而不是像對撞機中那樣使元素的原子核分裂為亞原子粒子。
這個過程中也有損失的能量,以能量的方式釋放出來。因為太陽的引力十分巨大,可以平衡核聚變爆發的能量,於是恆星的核聚變被束縛在核心處。人類利用核聚變就是想要直接燒物質,靠核聚變輸出大量的能量,因此需要模擬恆星內部導致核聚變發生的條件,必須是高溫高壓,高溫要到千萬攝氏度以上,高壓也是本質恆星核心處的壓力去。所以主要有兩種方式,一種是磁約束,提升內部溫度到千萬度,將等離子態的氘元素核釋放在其中,不斷加速碰撞;另一種是慣性約束,相當於製造了一個小殼子,聚變材料放於其中,用多束鐳射照射形成高溫高壓的環境啟動核聚變。
所以這些方式都是需要高溫高壓,一旦核聚變設施破裂了,溫度驟降、裝置內因為空氣的進入,粒子的穿行速度大幅度縮減,就不能再聚變,聚變反應自動地停止了。即便在正常執行的過程中,這種方式由於利用氘聚變,產生的元素是氮元素核,和一些自由中子,氮氣是大氣中分佈最多的氣體,自由中子再空氣中的穿行距離有限,所以核聚變設施對周圍基本上沒有什麼威脅。而且目前人類的發展方式是產能設施和人類生活的區域隔離,即便是核電站也和居民區的距離有安全限值,所以不必擔憂核聚變設施產生核裂變電站那樣的危害。
核聚變的安全性、無汙染的特點使得它成為人類追求的一個重要目標,目前已經可以實現輸出能量大於輸入能量,證實這種設想可以作為穩定的能源輸出裝置。現在要做的就是繼續提升穩定性和執行時間,若是能不停執行幾年或者幾十年,那就有了實用的價值,儘管先期要輸入較多的能量,可是僅僅是地球上核聚變原材料氘就可以拱人類用若干個千年,而這種元素在宇宙中很多,宇宙最多的元素就是氫,所以實現後人類基本不再有能源問題困擾。
人類歷史上發生過多次核電站洩漏,切爾諾貝利、福島核電站洩漏都使得周圍十來萬群眾遷居。所以對於核聚變很多人也持懷疑態度,氫彈比原子彈厲害,核聚變電站炸了那還得了?其實真的想多了。
核聚變是一種相當安全的產生方式,不同於裂變。裂變是因為重金屬的元素和難以束縛電子、中子,因此鐵之後的很多元素都具有天然衰變的能力,而且類似於鈾、鈽等都還有同位素,相對中子更多,原子核更難束縛,所以會裂變。裂變時會輻射出微觀粒子或者是輻射出射線,都具有一定的產熱作用,可以用此熱量燒開水發電。其實現如今的多種發電方式,比如太陽能、核電、地熱能,都是花式燒開水,然後推動汽輪機帶動發電機發電。裂變是可以自發進行的,不過核電站需要控制自由中子的量,控制裂變的速度,使核電站穩定的產生能量。
核聚變是反方向,裂變是元素原子分裂為能量、射線和其它的元素核,而聚變則是由輕元素原子核聚變為更重元素的原子核。這個過程中伴隨著尚難以解釋的質量損失,損失的質量就以能量的方式釋放出來。可是要啟動核聚變條件十分苛刻,我們所知的可控核聚變都存在於恆星內部,恆星在形成的過程中,無數的物質碰撞使恆星內部有很高的溫度,而物質的聚集又使得恆星內部的壓力十分巨大,壓力有實物質聚集的傾向,於是在恆星內部的炙熱環境中,等離子態的元素核自由碰撞更容易結合,而不是像對撞機中那樣使元素的原子核分裂為亞原子粒子。
這個過程中也有損失的能量,以能量的方式釋放出來。因為太陽的引力十分巨大,可以平衡核聚變爆發的能量,於是恆星的核聚變被束縛在核心處。人類利用核聚變就是想要直接燒物質,靠核聚變輸出大量的能量,因此需要模擬恆星內部導致核聚變發生的條件,必須是高溫高壓,高溫要到千萬攝氏度以上,高壓也是本質恆星核心處的壓力去。所以主要有兩種方式,一種是磁約束,提升內部溫度到千萬度,將等離子態的氘元素核釋放在其中,不斷加速碰撞;另一種是慣性約束,相當於製造了一個小殼子,聚變材料放於其中,用多束鐳射照射形成高溫高壓的環境啟動核聚變。
所以這些方式都是需要高溫高壓,一旦核聚變設施破裂了,溫度驟降、裝置內因為空氣的進入,粒子的穿行速度大幅度縮減,就不能再聚變,聚變反應自動地停止了。即便在正常執行的過程中,這種方式由於利用氘聚變,產生的元素是氮元素核,和一些自由中子,氮氣是大氣中分佈最多的氣體,自由中子再空氣中的穿行距離有限,所以核聚變設施對周圍基本上沒有什麼威脅。而且目前人類的發展方式是產能設施和人類生活的區域隔離,即便是核電站也和居民區的距離有安全限值,所以不必擔憂核聚變設施產生核裂變電站那樣的危害。
核聚變的安全性、無汙染的特點使得它成為人類追求的一個重要目標,目前已經可以實現輸出能量大於輸入能量,證實這種設想可以作為穩定的能源輸出裝置。現在要做的就是繼續提升穩定性和執行時間,若是能不停執行幾年或者幾十年,那就有了實用的價值,儘管先期要輸入較多的能量,可是僅僅是地球上核聚變原材料氘就可以拱人類用若干個千年,而這種元素在宇宙中很多,宇宙最多的元素就是氫,所以實現後人類基本不再有能源問題困擾。