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聚变反应堆容器材料 核聚变的主要难点之一为什么是材料?

2020-10-10知识23

《钢铁侠》电影中的中心冷聚变能量反应堆科学吗?为什么? 核裂变要实现自我维持的链式反应(反应产生的中子能继续引发裂变)需要核燃料达到一定的临界质量。如果核燃料低于临界质量那裂变反应就无法维持下去,只能通过外部强中子源引发。所以这限制了核反应堆的大小。还有就是辐射屏蔽问题,裂变反应会释放出各种危险的电离辐射,例如Beta辐射、中子辐射、X射线、伽马射线等,后三者的穿透力都不小,没办法轻松屏蔽。这进一步让核反应堆难以小型化。NASA方面搞的最轻巧的太空反应堆也差不多有2吨。聚变的话则是另一回事了。众所周知核聚变需要非常苛刻的高温、高压,冷聚变啥的未定论的我不想评论,要让核聚变如此微型化可预见未来最有可能的是用反物质催化,用极其微量的反物质例如反质子和正物质湮灭产生的能量可以给聚变点火。当然还需要足够强大的磁体,以便控制好聚变等离子体不泄漏。磁体技术很大程度上决定了聚变堆能做多小。还有聚变燃料不能是氘-氚,因为会产生强烈的中子辐射,给屏蔽出大难题。有人提到核电池,简单的说核电池是用放射性元素衰变产生的能量发电,能量低但是持久可靠,至于多持久取决于所用的放射性元素半衰期。现在已经有民用核电池例如用钷147的,以前甚至还有心脏起搏器里用钚238的,然而都功率很低。。

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可控核聚变到底有多难?可控核聚变实现后对人类影响有多大? 设想一下:未来核聚变反应堆象移动基站一样的分布,所有的耗能设备,大至汽车高铁、小至电灯电脑,全部象手机一样接入核聚变反应堆提供的无线供电网络,能源成本几乎可以忽略不计,石油、煤炭、天燃气、发电厂、输电线什么的统统淘汰,海水大规模淡化泵入沙漠,随心所欲的控制气候不在话下,飞船搭载核聚变反应堆,在源源不绝的强劲动力推动下进入宇宙深处。总之,能源能创造一切,就像太阳创造了我们现在所拥有的一切!人类将真正实现能源利用的自由,世界再没有为争夺能源引发的战争,人类经济基础、上层建筑、生活方式、科学技术在能源革命推动下将发生翻天覆地的变化。可控核聚变的意义将超越3次工业革命,比肩火的使用对人类文明的推动作用。从此,人类将真正进入一级行星文明,并向恒星文明迈进!

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按照人类目前的科技水平发展下去需要多久才能实现可控核聚变这一技术? 科技的发展史呈现爆发式的,也就是不经意的一个小人物,不经意的一个小成果都可能造成科技的大爆发。爱因斯坦的出现,绝对是20世纪的意外之喜,所以,对于可控核聚变这种新能源,我认为按部就班的话,可能需要50-100年的时间,但是,如果人类弄懂了磁力的本质,微观粒子的本质,甚至计算量级的提高,都有可能大大提高这个时间的到来,甚至于直接跳过聚变,向磁场要能量,要知道,为什么地心的温度远高于地表?如果直接能够转换出来,也是不得了的能量。不是能量太庞大,而是人类太渺小啊。

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外星飞船动力的核聚变是在什么容器里进行的? 理论上比铁轻的元素的核反应是聚变反应,比铁重的元素是裂变反应。聚变反应不只是指氢同位素的聚变反应。科学家用氢同位素来做核聚变反应是因为地球有丰富的海水资源,而且关键是氢同位素不含中子,因此不产生中子辐射,比起中子辐射的核反应可以认为是绿色核反应,所以才采用氢同位素来做核反应!核聚变当然是核聚变反应堆了!反应堆材料是不锈钢316,内胆面用硼做表面防中子辐射处理。外壳和内胆之间空隙灌满重水,最外壳再用屏蔽伽马射线辐射的防辐射材料来裹住。更详细的就去参考重离子回旋加速器吧,那个就是小型的实验室用核聚变反应堆。若内胆直径50公分左右的反应堆的话其外径差不多2-4米。否则会辐射能泄露,基本死翘翘了!核聚变反应堆主要怕中子辐射和伽马射线,辐射剂量都不是很大但足以夺走生命。最关键的是如何做磁约束,磁约束设计不合理就是现在核聚变反应堆-托克马克装置那样笨重!据说中国核聚变花了8000多万,托卡马克还是当代学术界认为的最靠谱的核聚变反应堆!科学家长期读书都成书呆子了 脑袋转不开的,请理解一下。若按托卡马克设计基本没戏,原因是托卡马克装置永远都无法造出球形等离子体湍流球团。太阳是我们看到的天然核聚变反应堆,所以核聚变。

自己能否做一个核聚变反应堆?

#原子核#原子能#核聚变#中子和质子#核反应

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