這幾天，我國在合肥的“人造太陽”裝置EAST又傳來重大消息，設(shè)備首次實(shí)現(xiàn)了等離子體中心的一億度運(yùn)行。而就在去年，EAST實(shí)現(xiàn)了電子溫度超過5000萬度、持續(xù)時間達(dá)101.2秒的超高溫長脈沖等離子體放電。
中國在可控核聚變的道路上不斷傳出利大消息。但是可控核聚變還僅僅是美好的預(yù)期。從世界首顆原子彈爆炸到核裂變電站不到10年就完成了?？蔀槭裁磸臍鋸椀娇煽睾司圩冞^去了大半個世紀(jì)還遙遙無期？
我國的人造太陽
可控核聚變也被一些人譽(yù)為“上帝模式”，這是人類已知唯一能一次性徹底解決能量危機(jī)的方式，也是人類星際旅行的理想動力。
早在1905年，愛因斯坦的狹義相對論中就提出來了質(zhì)能方程，也是婦孺皆知的E=MC，從這個公式中我們可以得知：即便質(zhì)量很小的物體也可以釋放巨大的能量。
可具體該怎么操作才能釋放這些能量呢？
量子力學(xué)的發(fā)展告訴我們，質(zhì)能方程的可行性操作就在微觀世界，原子核裂變和聚變可以釋放巨大的能量，這正是質(zhì)能方程的應(yīng)用。
核裂變的材料須是易裂變重元素，整個元素周期表中也就剩下鈾，釷，钚了。但這些元素在地球上含量極少，而且釋放的核能相較于核聚變更少，且會造成放射性污染源。所以核裂變并不是人類未來的理想能源。
但核聚變就完全不同，基本全是優(yōu)點(diǎn)，唯一的缺點(diǎn)就是難控制。首先核聚變的材料元素是輕核子，比如氫的同位素氘(D)和氚(T)，這些元素完全可以靠電離水制備。以目前看來，電離出一克的重水需要7塊人民幣。與此同時，1克重水用來聚變產(chǎn)生的能量相當(dāng)于800萬度電。按0.5元/度的單價計算，這些電量估值400萬人民幣，這完全是暴利。
現(xiàn)在說正事兒
核聚變無非就是把兩個輕原子核融合在一起形成新的原子核，并釋放中子和大量能量的過程。
核聚變示意圖
原子包含帶正電的原子核和帶負(fù)電的核外電子。兩個輕核原子進(jìn)行核聚變前，一般要把核外電子剝離掉，就剩下兩個帶正電的原子核了。我們都知道電荷是同性相斥，這是庫侖力導(dǎo)致的。兩個無緣無故的帶正電原子核即便靠近也會因?yàn)閹靵隽Ρ煌崎_，要想核聚變就得使這兩個原子核不僅靠近，還得糅合在一起，使其質(zhì)子和中子們形成新的強(qiáng)相互作用而合成新原子。
怎么讓原子核們能聚合在一起呢？
答案就是高溫，我們知道溫度的本質(zhì)是：微觀粒子運(yùn)動的劇烈程度。微觀粒子運(yùn)動地越劇烈其溫度越高。引爆氫彈需要極高的溫度，所以氫彈里面都有一枚小型原子彈作為點(diǎn)火裝置。但氫彈釋放的能量并不可控。
人類要想利用核聚變就必須控制聚變過程。人為控制核聚變第一個要求就是達(dá)到“點(diǎn)燃”核聚變的溫度。
比如我可以把輕核原子們放在一個球形靶丸中，用強(qiáng)激光從不同的方向照射靶丸，照射產(chǎn)生的高溫導(dǎo)致原子的運(yùn)動變得異常劇烈，核外電子開始脫離原子，形成了原子核與電子交織的等離子體，劇烈的運(yùn)動也給原子核們提供了足夠的動力來相互撞擊以突破它們之間的電荷排斥力(庫侖力)以融合在一起。
聯(lián)系客服
