核聚变的原理是什么?一次可以产生多少能量直播应用获得登记批准

2021-11-25 21:00:35 文章来源:网络

近几十年以来,人类的科技已经处于高速的发展之中了,目前全世界最尖端的科研技术,基本上都是用于核能、航天等等领域的。而在这其中,就有一个暂时还没有解决的问题——可控核聚变。

之所以一定要将核聚变变为可控的为人类所用,就是因为核聚变的威力过于强大,可以解决目前国际上绝大部分的能源问题。

那么什么是核聚变,它的原理是什么呢?

在我们的太阳系中,太阳是唯一的恒星,它为整个太阳系提供能量,而这个能量的根源,就是核聚变,所以以太阳为例来说明这个问题。

核聚变需要满足很多的条件,比如超高温、超高压等等。以下主要是讨论理论的情况和原理。

在太阳的内部,一开始是充斥着质量很小的氢原子(主要是氘),由于高温高压的条件,使得其核外电子摆脱原子核的束缚,让两个原子核能够互相吸引而碰撞到一起,发生原子核互相聚合作用。由于这样的聚合作用,产生了大量的能量,同时生成一种新的元素——氦元素,此时氦原子的原子核质量要大于氢原子。

这之后,聚合反应没有停止,并且新生成的氦元素,也加入到反应之中,这样反应更加剧烈,释放的能量更加强大,同时又产生一种新的元素——锂元素。

就这么持续地进行下去,按照元素周期表上面的金属活动性顺序,一直进行,直到生成了铁元素。由于铁元素性能极其稳定,所以这时候核聚变差不多就没有办法继续下去了。

与此同时,核聚变虽然释放了巨大的能量,但是本身的消耗也是十分夸张的,每一次的聚变,都需要大量的原料参与进来,所以太阳的质量其实一直是在减小的,根据推测,差不多再过50亿年,氢元素就将会耗尽,届时太阳会慢慢停止核聚变,最终变成红巨星,而后熄灭坍塌等等。

而其释放的能量,就会以太阳辐射的形式,四散开来,为整个太阳系提供能量。所以有人比较好奇,我们距离太阳如此遥远,仅仅接收到太阳辐射的22亿分之一,就已经让地球生命得以延续,那一次性到底可以产生多大的能量呢?

对于这个问题,没有办法继续精确计算,因为能量传播是有损耗的,而且还有很多其他方面的因素影响。

按照估计,太阳一秒钟就差不多有6亿吨的氢燃烧成大约5.96亿吨的氦,产生的能量相当于数万亿颗原子弹。

大致可以给出一个数据:

1公斤的氢聚变=6.3x10^14焦耳能量,约等于150573.6吨TNT当量

1公斤氘氚聚变=3.37x10^14焦耳,约等于80544.9吨TNT当量。

全世界一年的所有耗电量加在一块,差不多需要不到4吨的核聚变燃料!

看到这里,是不是觉得,如果是人类掌握了核聚变的技术,整个国家的能源问题,将彻底解决了呢?

现如今之所以还没有办法控制,就是因为两方面:一是现在还没有办法满足如此的超高温和超高压;二是即便有,但是用什么容器来装呢?目前已知的所有材料,都没有办法在这种极限条件下使用。

但越是困难,越是说明这个前景的巨大,相信未来人类一定可以攻克!

来源:西昆仑Bruce

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(责任编辑:郭健东 )

来源:和讯网

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