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想要利用核聚变首先弄明白什么是核聚变
什么是核聚变众所周知 投放到日本广岛长崎的两颗原子弹使用的是核裂变原理: 中子轰击铀-235原子后会放出2到4个中子 , 中子再去撞击其它铀-235原子 , 从而形成链式反应 。 释放出巨大的能量 。
广岛核爆
然而这是有很大的环境代价的 , 裂变之后产生的一些放射性物质 , 核废料等对人体的损害是相当大的 , 比如日本福岛的核泄漏事故 , 已经对原住人民和境内动物造成很大的影响了 , 部分人患癌 , 动物更是出现了骇人听闻的变异 。
什么是核聚变核聚变(nuclear fusion) , 又称核融合、融合反应、聚变反应或热核反应 。 反应物质主要是指氘 , 在一定条件下(如超高温和高压) , 只有在极高的温度和压力下才能让核外电子摆脱原子核的束缚 , 让两个原子核能够互相吸引而碰撞到一起 , 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) , 中子虽然质量比较大 , 但是由于中子不带电 , 因此也能够在这个碰撞过程中逃离原子核的束缚而释放出来 , 大量电子和中子的释放所表现出来的就是巨大的能量释放 。
核聚变反应化学表达式
其实核聚变是非常常见的一种反应 , 比如太阳时时刻刻都在进行着核聚变 , 并向外发射着能量 , 看上去没有尽头 。 那么 , 核聚变系统有多热呢?想想太阳 。 我们的局部恒星有很多超大的引力可以应用在核聚变过程 。 它的内部产生的压力相当于33.3万个地球的质量和1500万摄氏度(2700万华氏度)的温度 。 这就是核聚变发生的熔炉 。
聚变反应中子的麻烦之处在于中子可以跟反应装置 。
可控核聚变装置我们所熟知的氢弹实际上是不可控的 , 我们也不能拿它来发电 , 所以我们人类最终的目的是怎么约束核聚变 , 怎么充分利用核聚变的能量 。
托卡马克装置图
我国的人造太阳历程1978年 , 苏联的T7托卡马克装置投入试验 , 后来又造了更大的T15 , T7托卡马克装置在1985年左右停止了活动 , 处于封存状态 , 1990年 , T7托卡马克装置所在研究所的所长写信给核工业西南物理研究所所长 , 提出将这个宝贝送给中国 , 西南所将信给了安徽合肥的中科院等离子物理研究所 , 等离子所用两车皮羽绒衣换回了这宝贝并做了改装!那位苏联的研究所所长也跟到中国爬上爬下指导中国同志们工作!但是因为T7托卡马克装置是黑户口 , 没有通过立项 , 等离子所很长时间只能发生活费 , 没有工资 , 钱全部投到改造设备和还羽绒衣的贷款上面去了 , 甚至很长时间招不到年轻人!
东方超环
经过多年的发展 , 我国的“东方超环”已经开始大显身手
2010年12月24日 , 东方超环2010年度实验结束 , 已获得1兆安等离子体电流、100秒1500万度偏滤器长脉冲等离子体、大于30倍能量约束时间高约束模式等离子体、3兆瓦离子回旋加热等多项重要实验成果 , 大大推进了“东方超环”实现其总体科学目标的进程;实验中广泛开展的国际合作 , 使“东方超环”已成为国际上最重要的高参数长脉冲等离子体物理实验平台 。
【外星人|遥遥无期的50年-人造太阳发电】在2017年 , 东方超环在世界上首次实现了5000万度等离子体持续放电101.2秒的高约束运行 , 实现了从60秒到百秒量级的跨越 。
2018年底 , 东方超环又首次实现了1亿度等离子体放电 , 实现加热功率超过10兆瓦 , 等离子体储能增加到300千焦 。
与2018年首次实现1亿度温度相比 , 这次的创举实际上是将1亿度维持了近10秒 , 是东方超环取得的重大突破 。
2021年5月28日凌晨 , 中国科学院合肥物质科学研究院全超导托卡马克核聚变实验装置EAST (东方超环)控制大厅里传来捷报 , 正在开展的第16轮EAST装置物理实验实现了可重复的1.2亿度101秒等离子体运行和1.6亿度20秒等离子体运行 , 再次创造托卡马克实验装置运行新的世界纪录 。
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