
核安全是新时代国家安全的重要组成部分,核安全文化是核能与核技术利用实践经验的总结,是核安全大厦的基石,培育和建立核安全文化则是发展核事业的必然要求。
本期向大家介绍:浅谈核聚变
核聚变(Nuclear Fusion),又称核融合、融合反应、聚变反应或热核反应,是在极高的温度和压力下将两个较轻的核(主要是氘和氚)结合形成一个较重的核和一个较轻核(或粒子)的一种核反应形式。在此过程中,物质没有守恒。因为有一部分正在聚变的原子核的物质被转化为光子(能量)。这是一种与核裂变相反的核反应形式,相较于核裂变具有以下优势:
核聚变释放能量更大
以氘的聚变反应为例,每“烧”掉6个氘核共放出43.24MeV能量,相当于每个核子平均放出3.6MeV。它比n+裂变反应中每个核子平均放出0.85MeV高3倍,因此聚变能是一种比裂变能更为巨大的核能。
无高端核废料
在氘氚聚变过程中主要产生的核废料来源于反应装置的墙壁,与聚变过程中产生的中子以及具有放射性的氚发生核反应后,会变成具有放射性的核废料,这是“第一代”聚变。而“第二代”聚变是氘和氦3反应,这个反应本身不产生中子,但氘氘反应会产生中子,不过总量非常非常少,对环境的污染已经非常微小。而“第三代”聚变是让氦3跟氦3反应,这种聚变完全不会产生中子,这个反应堪称终极聚变。
燃料供应充足
地球上重氢有10万亿吨,平均每1升海水中含30毫克氘,而30毫克氘聚变产生的能量相当于300升汽油。按世界消耗的能量计算,海水中氘的聚变能可用几百亿年。从这个意义上说,聚变能源的开发,将“一劳永逸”的解决人类的能源需求。
但是,目前世界上的核电厂所采用的核反应形式都是核裂变,究其原因就是核聚变的反应要求与技术要求极高,产生可控核聚变需要满足非常苛刻的条件。举个例子,太阳就是靠核聚变反应给整个太阳系带来光和热,其中心温度达到1500万摄氏度,另外还有巨大的压力才能使核聚变正常反应,而地球上没办法获得这么巨大的压力,只能通过提高温度来弥补,不过这样一来温度要到上亿摄氏度才行。如此高的温度没有一种固体物质能够承受,可以采用的约束方式主要有三种:1.重力场约束;2.惯性约束;3.磁约束。目前被认为最有前途的方式是第三种。它是利用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以实现聚变反应的苛刻条件。虽然在实验室条件下已接近于成功,但要达到工业应用还差很远。
尽管实现受控热核聚变仍有漫长艰难的路程需要我们征服,但其美好前景的巨大诱惑力,正吸引着各国科学家在奋力攀登。可以预见,在不久的将来,核能将是继石油、煤和天然气之后的主要能源,人类将从“石油文明”走向“核能文明”。
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