ZKX's LAB

聚变堆材料前景 谁知道核聚变反应详细过程,和所需原料

2021-04-25知识2

谁知道核聚变反应详细过程,和所需原料 核聚变2113是指由质量小的原子,主要5261是指氘或氚,在一定4102条件下(如超高温和高压),发1653生原子核互相聚合作用,生成新的质量更重的原子核,并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式.411H—→42He+20+1e+2.67×107eV 21H+21H—→32He+10n+3.2×106eV 21H+21H—→31H+11H+4×106eV 31H+21H—→42He+10n+1.76×107eV 后三个反应的净反应是 521H—→42He+32He+11H+210n+2.48×107eV 1、可控核聚变的发生条件 产生可控核聚变需要的条件非常苛刻。我们的太阳就是靠核聚变反应来给太阳系带来光和热,其中心温度达到1500万度,另外还有巨大的压力能使核聚变正常反应,而地球上没办法获得巨大的压力,只能通过提高温度来弥补,不过这样一来温度要到上亿度才行。核聚变如此高的温度没有一种固体物质能够承受,只能靠强大的磁场来约束。此外这么高的温度,核反应点火也成为问题。不过在2010年2月6日,美国利用高能激光实现核聚变点火所需条件。中国也有“神光2”将为我国的核聚变进行点火。2、核聚变的反应装置 目前,可行性较大的可控核聚变反应装置就是托卡马克装置。托卡马克是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环性容器。它的名字Tokamak 来源于环形(toroidal)、。

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? 这家2009年成立、位于英国牛津的核聚变明星企业近日宣布,其最新的ST40聚变反应堆已实现首次启动,并正式生成第一批等离子体。今年秋季,ST40可以产生温度达1500万度的等离子体—这相当于太阳中心温度。实现1500万度之后,ST40的下一个目标是在2018年产生1亿度的等离子体。该公司计划,在2030年之前实现商业核聚变发电。“无论是对英国还是全球核聚变能源发展而言,今天都是重要的一天。我们向世界展示了首个由私企设计、建造和运行的一流的可控核聚变装置。David Kingham称,ST40将证明,在结构紧凑、成本优势明显的反应堆中可以实现1亿度的聚变温度。“这意味着,核聚变将在数年而非数十年后成为现实。ST40太阳和氢弹所经历的,都是不受控制的核聚变过程。与之相对的可控核聚变,能够持续、稳定、安全释放能量,在清洁性和原料储备上优于核裂变,一直被视作人类彻底解决能源危机的终极模式。从上世纪50年代开始,科学家们就在不懈追求这种如太阳般制造能量的技术。反常规:球形托卡马克装置,通往核聚变的“捷径”?与青睐“大尺寸”的国家级大型核聚变项目或国际合作核聚变项目不同的是,托卡马克能源公司另辟蹊径,专注于设计和研发小型聚变堆—借助球形托卡马克。

核聚变前景良好,那目前可控核聚变还存在哪些问题? 首先是氚的问题。氚有放射性,半衰期十二年多,需要用反应堆制造,难度极高,价格是黄金的一万多倍。ITER之类的装置必须实现氚自给自足,否则光是消耗氚的量就没法实现盈利。可是最开始点火的第一炉氚还必须准备好。这个量大概要几公斤到几十公斤,即使有钱买,全世界的氚加起来也未必有那么多。这东西容易渗透,泄露量一大,浪费的钱就吃不消,周围环境也吃不消。有一回,搞聚变的院士问搞氚工艺的专家说想要买一公斤氚来做实验。大家面面相觑,才知道搞聚变的人对氚完全没概念啊。这东西哪里是想要就能有的,公斤级氚操作,涉及的科学技术问题还有很多没搞明白呢。另外,实现氚自持需要消耗锂,锂资源可是有限的,并不像氘那样量大易提取。光从这一点上看,目前的核聚变技术没有宣传中那么美好。除非能实现氘氘聚变,否则锂资源含量就限制了聚变原料并不是无穷无尽的。其次是工程复杂度太高了。从点火到燃料循环结束,涉及的物理过程有十几个,工程上分解为几百个环节。任何一个环节失效都会导致失败。而目前的设计冗余度很低,还有很多未知的问题。整个系统非常脆弱。第三是对材料的要求太高了。比如第一壁材料要面临高温强辐照环境,现在根本没有合适的材料能够。

#聚变堆材料前景

随机阅读

qrcode
访问手机版