聚变反应
除了重原子核铀235、钚239等的裂变能释放核能外,还有另一种核反应,即轻原子核(氘和氚)结合成较重的原子核(氦)时也能放出巨大能量,这种核反应称为聚变反应。
主要借助氢同位素。
反应式为:
H-2+H-3===He-4+n 或 D+T===He+n
核聚变不会产生核裂变所出现的长期和高水平的核辐射,不产生核废料,当然也不产生温室气体,基本不污染环境。
利用核能的最终目标是要实现受控核聚变。
裂变时靠原子核
反应原理
物质的原子核彼此靠近的程度只能达到原子的电子壳层所允许的程度。
因此,原子
相互作用中只是电子壳层相互影响。
带有同性正电荷的原子核间的斥力阻止它们彼
此接近,结果原子核没能发生碰撞而不发生核反应。
要使参加聚变反应的原子核必
须具有足够的动能,才能克服这一斥力而彼此靠近。
提高反应物质的温度,就可增
大原子核动能。
因此,聚变反应对温度极其敏感,在常温下其反应速度极小,只有
在1400万到1亿度的绝对温度条件下,反应速度才能大到足以实现自持聚变反应。
所以这种将物质加热至特高温所发生的聚变反应叫作热核反应,由此做成的聚变武
器也叫热核武器。
要得到如此高温高压,只能由裂变反应提供。
热核材料: 核聚变反应一般只能在轻元素的原子核之间发生,如氢的同位素氘和氚,它们原子核间的静电斥力最小,在相对较低的温度(近千万摄氏度)即可激
发明显的聚变反应生成氦,而且反应释放出的能量大,一千克聚变反应装药放出的
能量约为核裂变的七倍。
但在热核武器中不是使用在常温下呈气态的氘和氚。
氘采
用常温下是固态化合物的氘化锂,而氚则由核武器进行聚变反应过程中由中子轰击
锂的同位素而产生。
1942年,美国科学家在研制原子弹过程中,推断原子弹爆炸提供的能量有可能点燃氢核引起聚变,并以此制造威力比原子弹更大的超级弹。
1952年1月,美国进行了世界上首次代号“迈克”的氢弹原理试验,爆炸威力超过1000万吨当量,但该装置以液态氘作热核材料连同贮存容器和冷却系统重约65吨,不能作为武器使用,直到固态氘化锂作为热核装料的试验成功,氢弹的实际应用才成为可能。
中国于1966年12月28日成功进行了氢弹原理试验,1969年6月17日由飞机空投的300万吨级氢弹试验圆满成功。
编辑本段工作原理
与其他能源相比,核聚变反应堆有几项显著的优点,因而一直备受媒体关注。
它们的燃料来源十分充足,辐射泄漏处于正常范围之内,与目前的核裂变反应堆相比,其放射性废物更少。
迄今为止,还没有人将这一技术应用到实践中,但建造这种反应堆实际上已为期不远。
目前,核聚变反应堆正处于试验阶段,美国以及世界其他地区的多个实验室都开展了这项研究。
热核试验堆(ITER) 的核聚变反应堆,旨在研究通过持续核聚变反应来发电的可行性。
在本文中,我们将介绍关于核聚变的知识,并了解ITER 反应堆的工作方式。