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  • 1 # 宇宙觀察

    1905年,愛因斯坦發表了《論動體的電動力學》,其中有一個質能相當方程E=MC²,就是這個看起來簡簡單單的方程影響了後來整個人類文明的程序。

    20世紀初物理學家們知道了太陽的能量來源於核心區域1500萬℃高溫和3000億地球大氣壓環境下氫元素的核聚變反應,質能方程揭示了太陽每秒種會將430萬噸質量完全轉化為能量,而地球僅僅接收了其中的20億分之一就得以演化出萬千生命,由此可見核聚變能量之大。

    可以說從人類意識到核聚變反應的巨大能量釋放之後,有關和平利用核聚變能量的想法就從未間斷過,但包括愛因斯坦在內的眾多物理學家都認為人類短期內不可能誘發原子核級別的能量釋放。

    第二次世界大戰爆發以後的1942年,費米在芝加哥大學建造了世界上第一個可控核裂變反應堆,曼哈頓計劃更是讓美國得到了以不可控核裂變為基礎的大規模殺傷性武器“原子彈”。

    但人類的貪婪是無止境的,原子彈成功之後馬上就有人意識到可以用原子彈爆炸瞬間的高溫高壓來實現難度更大但威力也更大的不可控核聚變反應,於是1952年美國便在珊瑚島成功爆炸了一顆威力相當於1000萬噸TNT的氫彈。

    在核能武器化的同時相應的和平利用也在迅速發展,形形色色大大小小的核電站開始不斷出現在地球上,然而這些可控核裂變發電站產出的核廢料輻射極大且難以妥善儲存,因此人們將目光轉向了能量密度更高且幾乎無汙染的可控核聚變反應。

    原子核裂變的質能轉化率只有0.135%,而核聚變可以達到0.4%,然而要在地球上實現可控核聚變就意味著人類需要人工生成並長時間保持數倍於太陽核心的超高溫環境,目前做的最好的合肥中科大也只能將溫度達到1億℃,穩定持續100秒左右。

    可控核聚變的難點在於長時間製造並保持高溫等離子體,因為只有這樣氫元素才能穩定發生核聚變反應,而不是像氫彈一樣爆炸。

  • 2 # 破曉修羅

    核反應和愛因斯坦的關係,核反應能產生多少能量,就是用E=mc2算的。

    核聚變的難點。開始了就停不下來。

    先說核裂變,用一箇中子去撞U235原子核,產生裂變,放出能量,順便還有一箇中子,又去撞下一個原子核。這樣人類只要控制中子的數量和速度,就可以控制反應速度。

    聚變呢,足夠多的氫同位原子聚在一起,多到夠密集了,溫度又夠了,就轟一下,聚變了,放出大量能量,然後就沒有然後了。所以沒法控制。

  • 3 # 何顯滼

    愛因斯坦相對論,質能公式等量原理,給核聚變,提供了思路。

    愛因斯坦相對論,鐘慢尺縮原理,提供了,利用核聚變能源和平年代,解決的難點。

    突破核聚變利用技術,服務人類能源,關鍵是什麼?原料的純度和密度。當純度和密度,做到比較高時,就能緩慢釋放能量,為人類所利用。

    核裂變利用的條件?用一箇中子去撞U235原子核,產生裂變,放出能量,順便還有一箇中子,又去撞下一個原子核。這樣人類只要控制中子的數量和速度,就可以控制反應速度。

    核聚變利用的條件?足夠多的氫同位原子聚在一起,多到夠密集了,溫度又夠了,就轟一下,聚變了,瞬間釋放出大量能量,這種能量無法控制,不能為和平所利用。

    核聚變和平利用,又要如何才能做到?

    把氫的同位原子,一個提高純度和密度;只要密度足夠高時,用另一個同位原子,以粒子束和高能鐳射一起,同時射向高密度的同位原子上,就會產生緩慢釋放能量的核聚變,服務於人類和平建設。

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