摘要:可控核聚变,本质是模拟太阳内部发生的氢核聚变反应。太阳之所以有源源不断的能量,就在于其内部一直在进行大量的核聚变。核聚变又称核融合,是一种小质量原子的原子核互相聚合生成中子并伴着巨大能量释放的热核反应,可以产生大量的能量。可控核聚变意味着人们可以控制核聚变的开
可控核聚变是一种在地球上模拟太阳内部氢核聚变反应的技术,被认为是未来最理想的终极能源形式之一。以下是对可控核聚变的详细解释:
可控核聚变,本质是模拟太阳内部发生的氢核聚变反应。太阳之所以有源源不断的能量,就在于其内部一直在进行大量的核聚变。核聚变又称核融合,是一种小质量原子的原子核互相聚合生成中子并伴着巨大能量释放的热核反应,可以产生大量的能量。可控核聚变意味着人们可以控制核聚变的开启和停止,核聚变的反应速度和规模可以随时被调控,相当于可控的人造太阳。
足够高的温度:需要施加大约1亿℃高温才能将两个原子核变成等离子体,该温度相当于太阳核心温度的10倍,这对反应容器的耐受温度提出极限挑战。一定的密度:这样两原子核发生碰撞的概率就大。一定的能量约束时间:等离子体在有限的空间里被约束足够长时间,以获得净功率增益,即产生的聚变功率与用于加热等离子体的功率之比率。三者的乘积称为聚变三乘积。根据劳逊判据,只有聚变三乘积大于一定值,才能产生有效的聚变功率输出。
目前,可控核聚变的技术路线主要包括磁约束聚变和惯性约束聚变两种。
磁约束聚变:利用强磁场将高温等离子体束缚在一个设定的空间内,维持足够长的时间以进行核聚变反应。在这一技术路线中,托卡马克(Tokamak)装置是目前最接近实现聚变能源商业化的磁约束装置。托卡马克装置通过环形磁场形成一个“磁笼”,将等离子体束缚住,创造实现聚变的环境和超高温。全球最大的“人造太阳”国际热核聚变实验堆(ITER)即采用了托卡马克装置。惯性约束聚变:通过高能激光或粒子束照射微小的燃料靶球,使其快速压缩并升温至足以引发核聚变的条件。这一技术路线的挑战在于如何实现靶球的均匀压缩和点火。惯性约束核聚变以美国的国家点火计划(NLF)、我国的神光计划为代表。综上所述,可控核聚变作为未来最理想的终极能源形式之一,具有巨大的潜力和应用前景。然而,其研发和商业化仍面临诸多技术和经济挑战,需要全球科学家和工程师的共同努力和持续创新。
来源:政哥说事
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