可控核聚变 为什么不能实现

2024-05-13

1. 可控核聚变 为什么不能实现

不受控的核聚变就是氢弹,这个已经没问题了。但受控的核聚变还不行。有两个原因。
一是聚变反应的速率无法控制。核电站是受控核裂变反应。反应速率靠控制反应时产生的中子数量来实现。想让反应进行得快一点,就把中子吸收剂抽出来一点,中子多了,反应速率就加快了。想让反应进行得慢一点,就把中子吸收剂多放进去一些,中子少了,反应就进行得慢了。当把中子吸收剂完全放进去时,所有中子都被吸收了,裂变反应就基本中止了。
但聚变反应就不一样。聚变反应需要极高的温度和极大的物质密度。一旦达到反应条件,靠什么来控制反应速率呢?既要保持上千万度的反应温度,又要只让一部分氢核相互反应,另外大部分氢核不反应,现在还没办法。
二是找不到放置核聚变反应的容器。聚变反应需要上千万度的反应温度,又要保持极高的物质密度,而且一旦反应开始进行,产生的能力会使内部压力急剧升高。那把聚变反应放在哪里进行呢?有什么东西能把正在反应的氢燃烧装进去,既能在上千万度的温度下不熔化,又能承受反应时内部巨大的压力呢?至少在现在,还找不出这样的材料。有人设想用极强的电磁能把反应限制在一定的体积内,但目前还实现不了。
所以,目前受控核裂变反应还无法实现。

可控核聚变 为什么不能实现

2. 可控核聚变是什么?


3. 可控核聚变是什么?

可控的核聚变就是可以人为控制利用核聚变发出的巨大能量,方式主要是磁约束和惯性约束。可控核聚变俗称人造太阳,因为太阳的原理就是核聚变反应。
(核聚变反应主要借助氢同位素。核聚变不会产生核裂变所出现的长期和高水平的核辐射,不产生核废料,当然也不产生温室气体,基本不污染环境)人们认识热核聚变是从氢弹爆炸开始的。科学家们希望发明一种装置,可以有效控制“氢弹爆炸”的过程,让能量持续稳定的输出。

利用核能的最终目标是要实现受控核聚变。裂变时靠原子核分裂而释出能量。聚变时则由较轻的原子核聚合成较重的原子核而释出能量。最常见的是由氢的同位素氘(读"刀",又叫重氢)和氚(读"川",又叫超重氢)聚合成较重的原子核如氦而释出能量。 
核聚变较之核裂变有两个重大优点。一是地球上蕴藏的核聚变能远比核裂变能丰富得多。据测算,每升海水中含有0.03克氘,所以地球上仅在海水中就有45万亿吨氘。1升海水中所含的氘,经过核聚变可提供相当于300升汽油燃烧后释放出的能量。
地球上蕴藏的核聚变能约为蕴藏的可进行核裂变元素所能释出的全部核裂变能的1000万倍,可以说是取之不竭的能源。

可控核聚变是什么?

4. 什么是可控核聚变

一分钟了解可控核聚变

5. 可控核聚变有可能实现吗?

可控核聚变其实不难,氘氚等离子体温度足够高就能发生聚变反应。但想要建成商业聚变堆,问题有:
1、能量输出要大于能量输入,也就是说三重积要足够高。
2、第一壁材料要能长时间的承受热冲击(导致材料融化、热应力导致开裂)、14MeV中子辐照(引发肿胀、脆性,降低热性能)、氢氦离子损伤(表面长气泡、变形)。
3、氚几乎无法人工生产&开采,必须做到氚自持(循环利用)。而现状是:氘氚聚变的三重积大概要求 ,印象中JET堆已经做到了 。答主不是等离子专业的,所以也不知道这个记录有没有被打破。不管怎样,差距还存在,但不是不可克服的。目前最热的第一壁候选材料为钨基材料。热性能方面(抗热冲击性能&热导率)已经能满足ITER的运行标准,但商业堆的运行标准更加严苛,还需要进一步研究。中子辐照方面的研究只能说刚刚起步,14MeV中子辐照实验数据几乎没有,绝大部分是用裂变堆的辐照条件来模拟推测。氢氦兼容性研究也还不成熟,损伤机理、如何预防都还没有一个普遍接受的结果。氚自持技术的研究同样也是才起步,如何提高氚增殖率并降低第一壁的氚滞留?阻氚材料如何选择?氚如何进行再回收、富集、运输?解决这些问题需要建立一个完整的氚工厂,并完善相应的技术标准。一句话总结:路漫漫其修远兮。

可控核聚变有可能实现吗?

6. 受控核聚变实现了吗?

没有
受控核聚变技术难度极高,核聚变的条件相当苛刻,要求具有足够高的点火温度(几千万摄氏度甚至几亿摄氏度的高温)、非常高的气体密度(相当于常温常压下气体密度的几万分之一),并保持温度和密度足够长的时间等。[1] 
人们现在还不能进行受控核聚变,这主要是因为进行核聚变需要的条件非常苛刻。发生核聚变需要在1亿度的高温下才能进行,因此又叫热核反应。可以想象,没有什么材料能经受得起1亿度的高温。此外还有许多难以想象的困难需要去克服

7. 可控核聚变有可能实现吗?

有专家表示目前仍处于初级探索阶段的暗物质或许是“候选者”之一,但对于人类来说这条路十分漫长。虽然掌握了核聚变技术无法帮助我们突破银河系,但是帮我们突破太阳系还是有可能的。有观点认为一旦人类成功飞出太阳系,那这相当于人类解锁了新区域。在新的宇宙区域中我们又可以继续进行探索,说不定能够发现一颗含有丰富矿产的星球。目前来说一切都还只是设想。

核裂变与核聚变是产生核能的两种方式,前者是通过不断分裂原子核来释放能量,后者是通过不断结合原子核来产生能量。如果单纯从能量转化方面来看的话。
那么核聚变反应要比核裂变反应高出至少五倍左右。如果从原料供给的角度来看的话,核裂变的原料要求高,因此地球储备量有限,但是宇宙中到处都是核聚变的原料,那就是最基本的氢元素。因此宇宙中大多数能够“熊熊燃烧”的恒星都是通过核聚变反应维持的。

可控核聚变有可能实现吗?

8. 什么是可控核聚变