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浅谈核聚变发电

核聚变的原理

  核聚变,又称核融合,是指由质量小的原子,比方说氘和氚,在一定条件下(如超高温和高压),发生原子弹互相聚合作用,生成中子和氦,并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式。原子核中蕴藏巨大的能量。由较轻的原子核变化为较重的原子核,称为核聚变,就像我们每天见到的发光发热的太阳。

核聚变发电的优势

  我们目前所使用的常规能源都存在着种种缺陷,如环境的污染、资源不可再生而面临的枯竭,而风能和太阳能所能提供的电力也是有限的,利用核裂变原理而建成的核电站所产生的核废料都要严格监测,不然就会贻害千年。

  核聚变发电的优势则相当明显了,就海洋中的氘资源几乎是取之不尽用之不竭,核聚变最理想的氦3虽然在地球上找不到,但在月球上却是应有尽有,所以不用担心面临能源枯竭的问题。

  相比核裂变,核聚变所释放出来的能量就要强得多,而且不会产生放射性的核废料,所产生的核辐射也要小得多,因此,核聚变是一种清洁高效的能源。可以这样认为:核聚变电站可以一劳永逸地解决全球变暖问题。

  核能是一种令人生畏的能量,原子核虽然小,但微小的质量亏损在乘以光速的平方后将会获得巨大的能量(质能方程E=mc²),只要我们能够控制住它,将这股能量缓缓放出,将会获得比核裂变更加巨大的能量。

核聚变发电的难点

  核聚变有着我们现有能源没有的优点,但是直到目前为止,人类还没有完全掌握到控制它的技术,要想获得核聚变装置必须突破非常多的瓶颈。

  核聚变的反应需要近亿摄氏度的高温才能进行,原子弹爆炸可以达到这个温度,所以第一颗氢弹爆炸的时候是首先利用原子弹爆炸的高温来触发核聚变的起燃器。不过到目前,激光技术的发展使得核聚变“点火”的问题得到了解决的可能,除此以外,超高额的微波加热也可以达到这个温度。

  其次,核聚变进行的高温下具有很高的内能,也就意味着将会出现各种各样的能量丧失机制。聚变的方式也存在着各种各样的不稳定性。这些基本科学问题没有解决,核聚变发电就实现不了。

  而且,装置材料问题是核聚变发电必须要解决的问题,聚变产生的中子撞击、核聚变原料的沉积也会对装置材料产生破坏,如果解决不了,即使建成了核聚变反应堆也不知道能够运行多久。

  还有就是它的辐射问题,即使相对核裂变的辐射要小,也还是存在着,这也给核聚变制造了一个大障碍。

未来核聚变发电的走向

  当我们的常规能源枯竭,风能、太阳能不能满足我们的需要,核聚变发电就是我们的明日之星。如今不少国家都在研究受控热核反应的理论和技术,美国、俄罗斯、日本和西欧国家都取得了进展。中国也在积极发展核聚变技术,并且称为世界上第一个建成并正真运行的全超导非圆截面的核聚变试验装置,已经处于世界领先水平。

  也许在未来的二十年内,我们可以看到核聚变发电的曙光。在更远一点的时间,我们会获得可以真正有价值的核聚变电站。