2、可控热核反应

(1)聚变与裂变相比有很多优点

提问:目前,人们还不能控制核聚变的速度,但科学家们正在努力研究和尝试可控热核反应,以使核聚变造福于人类。我国在这方面的研究和实验也处于世界领先水平。请同学们自学教材,了解聚变与裂变相比有哪些优点?

可控热核反应发展进程:

例1:一个氘核和一个氚核发生聚变,其核反应方程是21H+31H→42He+10n,其中氘核的质量:mD=2.014 102 u、氚核的质量:mT=3.016 050 u、氦核的质量:mα=4.002 603 u、中子的质量:mn=1.008 665 u、1u=1.660 6×10-27kg,e = 1.602 2×10-19C,请同学们求出该核反应所释放出来的能量。

根据质能方程,释放出的能量为:

   平均每个核子放出的能量约为3.3MeV,而铀核裂变时平均每个核子释放的能量约为1MeV。

总结:聚变与裂变相比,这是优点之一,即轻核聚变产能效率高。

   常见的聚变反应:21H+21H→31He+11H+4MeV、 21H+31H→42He+10n+17.6 MeV。在这两个反应中,前一反应的材料是氘,后一反应的材料是氘和氚,而氚又是前一反应的产物,所以氘是实现这两个反应的原始材料,而氘是重水的组成部分,在覆盖地球表面三分之二的海水中是取之不尽的。从这个意义上讲,轻核聚变是能源危机的终结者。

总结:聚变与裂变相比,这是优点之二,即地球上聚变燃料的储量丰富。

   如1L海水中大约有0.03g氘,如果发生聚变,放出的能量相当于燃烧300L汽油。

总结:聚变与裂变相比,优点之三,是轻核聚变反应更为安全、清洁。

   实现核聚变需要高温,一旦出现故障,高温不能维持,反应就自动终止了。另外,氘和氚聚就反应中产生的氦是没有放射性的,放射性废物主要是泄漏的氚以及聚变时高速中子、质子与其他物质反应而生成的放射性物质,比裂就所生成的废物的数量少,容易处理。

(2)我国在可控热核反应方面的研究和实验发展情况。

   EAST全超导托卡马克实验装置以探索无限而清洁的核聚变能源为目标,这个装置也被通称为“人造太阳”,能够像太阳一样给人类提供无限清洁的能源。目前,由中科院等离子体物理研究所设计制造的EAST全超导非圆截面托卡马克实验装置大部件已安装完毕,进入抽真空降温试验阶段。我国的科学家就率先建成了世界上第一个全超导核聚变“人造太阳”实验装置,模拟太阳产生能量。

附  件1:

 0  397076  397084  397090  397094  397100  397102  397106  397112  397114  397120  397126  397130  397132  397136  397142  397144  397150  397154  397156  397160  397162  397166  397168  397170  397171  397172  397174  397175  397176  397178  397180  397184  397186  397190  397192  397196  397202  397204  397210  397214  397216  397220  397226  397232  397234  397240  397244  397246  397252  397256  397262  397270  447090 

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