什么是聚变能源？(fusion energy?)
聚变能是通过将原子核融合在一起，从原子核中的粒子之间的键中提取能量。为了获得最大的能量，必须使用氢、氘、氚和氦等轻元素和同位素，尽管原子序数低于铁的每一种元素在融合时都能产生净能量。聚变与裂变形成对比，后者是通过分裂铀或钚等重核产生能量的过程。两者都被认为是核能，但裂变更容易、更发达。所有现今的核电站都是基于裂变能运行的，但许多科学家希望在2050年前开发出基于聚变能的电站。
有基于裂变能量和聚变能量的核弹。传统的A型炸弹以裂变为基础，而H型炸弹，即氢弹，则以聚变为基础。聚变能更有效地将物质转化为能量，当这个过程被引导为连锁反应时，产生更多的热量和温度。因此，氢弹的产量比原子弹高，在某些情况下比原子弹高5000多倍。氢弹使用裂变 "助推器 "来达到核聚变所需的温度，约为2000万开尔文。在氢弹中，大约1%的反应质量直接转化为能量。
聚变能，而不是裂变能，是为太阳提供动力并产生其所有热量和光的能量。在太阳中心，每秒约有426万吨氢气被转化为能量，每秒产生383约瓦（3.83×1026瓦）或9.15×1010兆吨的TNT。这听起来很多，但考虑到太阳的总质量和体积，它实际上是相当温和的。太阳核心的能量产生率只有大约0.3W/m3（每立方米瓦特），比发生在灯泡灯丝中的能量产生要弱一百万倍以上。只是因为核心是如此巨大，其直径相当于大约20个地球，它才会产生如此多的总能量。
几十年来，科学家们一直致力于利用核聚变能源来满足人类的需要，但由于涉及到高温和高压，这很难做到。利用聚变能，一个小球轴承大小的燃料单位可以产生与一桶汽油同样多的能量。不幸的是，截至2008年，所有聚变发电的尝试所消耗的能量都超过了它们所产生的能量。有两种基本方法--使用磁场将等离子体压缩到临界温度（磁约束核聚变），或向目标发射激光，使其加热到超过核聚变的临界阈值（惯性约束核聚变）。这两种方法都获得了大量资金，国家点火设施（NIF）尝试惯性约束核聚变并在2010年上线，而国际热核实验反应堆（ITER）尝试磁约束核聚变并在2018年上线。
- 发表于 2022-02-09 16:10
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- 分类：科学
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