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年取之不尽的能源

时间:2022-02-13 理论教育 版权反馈
【摘要】:1991年11月9日,物理学家们用欧洲联合环形聚变反应堆在1.8秒内再造了太阳,这是在一个大环里实现的首次热核反应。按重量计算,由氘结合而成的海水约占海水重量的六千分之一。因此实现核聚变反应,对人类文明无疑是一个很大的促进。上面提到的物理学家们再造的太阳,其温度已达到2亿度,差不多是太阳内部温度的10倍!看来,人类长期以来的梦想——利用聚变解决能源问题,在不久的将来就会成为现实,那时我们就不必为停电而发愁了。

1.人造太阳:3000年取之不尽的能源

1991年11月9日,物理学家们用欧洲联合环形聚变反应堆在1.8秒内再造了太阳,这是在一个大环(一种直径20米的不锈金属)里实现的首次热核反应。

质量较小的氢原子核,如氕(img220)、氘(img221)、氚(img222)、氦核(img223)、锂核(img224)等,在很高的温度下能互相结合成新的核,并释放出大量的能量,称之为原子核的聚变,如下述核反应关系式:

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水星凌日

上述反应式最后的数字表示所释放的能量,如在第一个反应式中,两个氘发生聚变反应,生成一个中子和一个氦的同位素核(32He),同时放出3.25Mev能量(1Mev=1.60×10—13焦耳),平均一个氘核聚变时放出1.625Mev能量。假设有2克氘(1mol)发生聚变,则所放出的能量将高达1.56×1011焦耳的能量,相当于40万度电的能量,是同样质量的铀核裂变产生的能量的4倍。

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日饵喷发

自然界中氘的储存量是十分丰富的,在氦同位素中,氘的自然丰度很高。按重量计算,由氘结合而成的海水约占海水重量的六千分之一。地球表面海水总贮量为1018万吨,每克氘聚变产生20万度电的能量,由此可以算出海水中所贮的氘全部发生聚变将产生大量的电能。按目前世界耗能水平来说,估计这些能量可供人类使用几百亿年!因此实现核聚变反应,对人类文明无疑是一个很大的促进。

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太阳上的耀斑

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太阳和星际物质

我们知道核聚变问题的关键是要使两个核足够靠近才能发生核反应,这就需要克服强大的库仑斥力。科学家们计算,若把反应核加热到一亿度左右的高温,就可以发生这种核聚变反应——热核反应。上面提到的物理学家们再造的太阳,其温度已达到2亿度,差不多是太阳内部温度的10倍!看来,人类长期以来的梦想——利用聚变解决能源问题,在不久的将来就会成为现实,那时我们就不必为停电而发愁了。

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