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核聚變不可控什么意思?核聚變泄露后會(huì)有什么后果?

在人們的認(rèn)知中,常常談核色變,畢竟核武對(duì)人類能夠有摧毀地球的危害程度,那么核電的能量肯定是巨大的,它安全嗎?

人類已經(jīng)在使用的頂級(jí)資源之一就是核能,而核能有兩種主要形式,一種是核裂變,另外一種就是核聚變。

核聚變是人類還沒(méi)能進(jìn)行商用的核聚變方式

核聚變是‘聚變’過(guò)程,并不是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。鏈?zhǔn)椒磻?yīng)對(duì)應(yīng)的是核裂變過(guò)程,是重核受中子轟擊發(fā)生裂變后再釋放出中子,中子再轟擊其他重核發(fā)生裂變?cè)俅吾尫胖凶,引發(fā)像一串鞭炮那樣的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。

一般情況下,核聚變是指由質(zhì)量小的氘和氚(都是氫原子的同位素),他們的相對(duì)原子質(zhì)量分別是2和3,我們把他們標(biāo)為2H和3H,它們?cè)诔邷睾透邏合,發(fā)生原子核互相聚合作用,生成中子和氦-4(相對(duì)原子質(zhì)量為4,我們標(biāo)為4He),同時(shí)產(chǎn)生中子和能量。

兩種反應(yīng)所對(duì)應(yīng)的分別是原子彈和氫彈,并且氫彈中也有原子彈,利用原子彈爆炸時(shí)的高溫高壓引發(fā)核聚變。

核聚變?nèi)剂峡蓙?lái)源于海水和一些輕核,所以核聚變?nèi)剂鲜菬o(wú)窮無(wú)盡的。 人類已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)不受控制的核聚變,如氫彈的爆炸。但是要想能量可被人類有效利用,必須能夠合理的控制核聚變的速度和規(guī)模,實(shí)現(xiàn)持續(xù)、平穩(wěn)的能量輸出。科學(xué)家正努力研究如何控制核聚變。

最簡(jiǎn)單的核聚變裝置如下:先電解水生成氫氣和氧氣。再把氫氣低溫壓縮成固態(tài)氫,置于厚重的水泥封裝中。水泥封裝內(nèi)有動(dòng)力水,冷卻水系統(tǒng)。根據(jù)四個(gè)氫核聚變一個(gè)氦核放熱原理,需要陶瓷減速棒。

可利用核裂變反應(yīng)在中心點(diǎn)火。最后核聚變會(huì)一直進(jìn)行,根據(jù)熱脹冷縮原理核燃料體積會(huì)減少,加入融化的減速棒即可。動(dòng)力水要連接蒸汽輪機(jī)用來(lái)發(fā)電。

核聚變不可控什么意思?

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是因?yàn)楹司圩兎磻?yīng)的條件很苛刻,需要高溫高壓且持續(xù)封閉的環(huán)境,而目前已知的就只有恒星能夠提供完美的核聚變環(huán)境,但是在地球制造一個(gè)太陽(yáng)顯然不現(xiàn)實(shí)。

目前最為可行的方案是托卡馬克裝置,利用磁約束來(lái)創(chuàng)造一個(gè)穩(wěn)定的高溫高壓環(huán)境,但是目前還只是處于起步階段。

核聚變反應(yīng)產(chǎn)生的能量巨大,一旦失控會(huì)照成毀滅性的傷害,所以在這方面的研究和開(kāi)發(fā)一般都相對(duì)謹(jǐn)慎,只有在可控核聚變理論和技術(shù)成熟之后才能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

核聚變泄露后會(huì)有什么后果?

可控核聚變(人造太陽(yáng)),就是要實(shí)現(xiàn)類似于太陽(yáng)內(nèi)部的可控核聚變反應(yīng),制造出非常稀薄的等離子體,制造高溫高壓環(huán)境,克服原子核之間的庫(kù)倫斥力,原子核自由碰撞反應(yīng),產(chǎn)生新的元素核和中子,過(guò)程中損失的能量就被轉(zhuǎn)化為能量釋放出來(lái)。

由此也需要特制得容器,將高溫等離子體流束縛在磁場(chǎng)內(nèi),一旦反應(yīng)環(huán)境出現(xiàn)問(wèn)題,失溫失壓核聚變反應(yīng)就自己停止了,況且聚變?cè)系尼尫挪幌駳鋸椖菢雍?jiǎn)單粗暴,是少量、緩慢注入的,即便有危險(xiǎn),影響范圍也比較小。

所以即便泄露也不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的事故,因?yàn)楹司圩儜?yīng)用的材料無(wú)污染,產(chǎn)物無(wú)污染,只是反應(yīng)釋放的中子有較強(qiáng)的穿透力,可能對(duì)周圍附近的人和物產(chǎn)生一些危害,由于前文所述原因,比裂變反應(yīng)堆原料泄露的危害小的多。

核聚變是人類能源皇冠上的一顆明珠,要實(shí)現(xiàn)核聚變的完全可控,實(shí)現(xiàn)人類能源利用的最終安全高效,取之不盡用之不竭的理想,需要各種學(xué)科的共同合作(其中最重要的就是電磁學(xué),聚變物理學(xué)還有工程學(xué)),需要眾多物理學(xué)家的共同努力。只有這樣,人類才能最終掌握核聚變的說(shuō)明書(shū),掌握它的奧秘鑰匙。

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