為什么要研究核聚變
發(fā)布時間:2012-10-04 字體大小:大 中 小 【 關(guān)閉 】
隨著科學技術(shù)和社會生產(chǎn)力的不斷發(fā)展,能源的位置顯得越來越重要,人類也在不斷擴大能源的利用范圍。人類又進入了利用原子核能的新時代。但是總的來看,全世界目前的能源仍以煤、石油、天然氣等化石燃料為主。
然而,這些化石燃料是極其寶貴的化工原料,可以提煉加工各種化學纖維、塑料、尼龍、橡膠、化肥等化工產(chǎn)品。將這樣好的化工原料化作一團熊熊大火,僅僅利用燃燒時放出的一部分熱量,實在可惜。同時,隨著社會生產(chǎn)力的發(fā)展和人類生活水平的提高,世界能源消耗量愈來愈大。近幾十年來,幾乎每十年增長一倍。估計全世界煤、石油、天然氣的儲量只能供人類再使用一百年左右。因此,擺在人類面前一項緊迫的戰(zhàn)略任務(wù)就是探索新能源。
各種能源的使用年限
人類現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)出各種新能源,比如:太陽能、風能、水能、潮汐能、地熱能等等。這些新能源各有特點,都有實用價值。但是從根本上來說他們都只能作為一種輔助能源。要讓這幾種能源作為整個社會生產(chǎn)和人類生活所需的基本動力來源目前卻是不可能的。
從五十年代開始登上世界能源舞臺的核電站顯示了巨大的威力。只要燃燒極少的燃料就可獲得巨大的能量。但是,這種核電站是以原子核的裂變反應(yīng)為基礎(chǔ)的.產(chǎn)生的放射性廢物處理比較困難,而且主要核燃料鈾的儲量相對其它元素來說并不豐富,開采和提煉又十分困難。而且裂變核電站核廢料有放射性,處理比較困難,而且因為發(fā)展史上一些大事故,比如切諾爾貝利事故和福島核電站核泄漏事故,讓人們對核電站心有余悸,甚至很多國家做出決策不再發(fā)展裂變核電站。所以裂變能仍不能長久的解決我們面臨的能源問題。因此原子核的裂變能并不是人類最理想的能源。
唯有一種完全嶄新的能源一一原子核的聚變能才是人類未來最理想的新能源。它的物理基礎(chǔ)是輕原子核(氫的同位素氘和氚)發(fā)生聚變核反應(yīng)。它具有許多其它能源都無可比擬的令人神往的突出優(yōu)點。
首先它的原料儲量極其豐富,因其主要燃料氘跟氧結(jié)合成重水存在于海水之中。每公斤海水含氘0.03克。地球上有海水1021千克,含氘3×1016千克,目前全世界能源消耗水乎每年2×1020焦耳,只霜燃燒106千克氘就夠了??梢姷厍蛏系碾畨蛴?×1010年之久!考慮到能源消耗水平的逐年增加,也足以用上1010年,就是幾百億年,這是多么巨大的數(shù)字!地球的年齡也不過50億年,人類歷史不過幾百萬年??梢?,核聚變能源一旦實現(xiàn),浩瀚的汪洋大海將成為人類能源的原料倉庫,取之不盡、用之不竭。人類從此再也不必為能源問題而操心了。
另外,“燃燒”每單位質(zhì)量的燃料釋放出的能量非常大,這是核聚變能源的又一突出優(yōu)點。“燃燒”一千克氘相當于四千克鈾,相當于七千噸汽油或一萬噸煤。也就是說“燃燒”l千克海水和燃燒210千克(300升)汽油所獲得能量相當?! ?/p>
此外,核聚變能源對環(huán)境的污染輕,聚變產(chǎn)物沒有放射性。同時,由于聚變反應(yīng)需要的條件比較高,一旦發(fā)生事故,造成反應(yīng)的等離子體約束破裂,聚變反應(yīng)便會終止。因此聚變?nèi)剂系谋4孢\輸、聚變電站的運行都比較安全。
鑒于核聚變諸多的優(yōu)點,加上當前國際上普遍面臨的能源危機,因此,很多國家已經(jīng)大力發(fā)展核聚變的研究。

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