科普丨核聚变是怎么回事?

核聚变是指由质量小的原子,主要是指氘或氚(氢的同位素),在一定条件下(如超高温、高压和高密度),发生原子核互相聚合作用生成新的质量更重的原子核(如氦),并伴随着巨大的原子核结合能量释放的一种核反应形式。太阳的光和热就是由核聚变产生的,它的内部连续进行着氘、氚聚变成氦的过程。氘、氚聚变所释放的能量,是同等质量铀-235裂变所释放能量的4倍。

产生聚变的主要燃料是氘和氚。

在人类生活的地球上,氘广泛分布在海水中,每一升海水中约含有34毫克氘,通过聚变反应产生的能量相当于300升汽油可以产生的热能。据测算,地球上海水中含有40万亿吨氘,足够人类使用上百亿年。氚可以通过氘中子反应或锂 (锂-6)吸收中子反应产生。自然界中锂也很丰富。因此,聚变反应堆一旦成功,则可能向人类提供最清洁且可长久使用的能源。

科学家们研究的可控核聚变反应的一个重要途径是被称作托卡马克的磁约束核聚变装置,经过60多年的努力,已经取得了一定的成绩。但由于产生可控核聚变需要的条件非常苛刻,反应技术要求极高,加之控制、能量利用和燃料循环技术复杂,实现受控核聚变仍有漫长且艰难的过程。

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