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核电站是核聚变还是核裂变(利用核裂变发电)

2023-06-10 08:55:20投稿人 : yq4qlskj围观 : 48 次0 评论

目前全世界的核电站都是利用核裂变的原理。在这个过程中,一个原子分裂成更小的原子,同时释放能量,然后用来驱动其他东西。

核聚变与核裂变完全相反,但也能产生巨大的能量。(虽然核聚变、核裂变、核衰变都释放核能,但是衰变释放的能量并不多,所以很少考虑使用。)

如果你明白了原理,你很快就会发现,在发电方面,聚变其实比裂变更好。

图为:几种常规发电方式。

核聚变发电的优势

首先,核聚变比裂变需要更少的燃料,最重要的是,聚变使用氘(氢的一种同位素)作为燃料,氘在自然界中相当丰富。

相比之下,裂变所需的燃料(铀、钚或钍)很难获得,而且贵得离谱!

此外,与裂变不同,聚变不会产生任何放射性废物,它只会产生氦原子作为副产品,我们可以通过各种方式利用它。

你在商场门口买的气球很可能是氦气球,现在氦气越来越稀缺了。我们想去月球的一个原因是希望月球上有氦。

如图:核聚变和裂变的区别。

此外,由于聚变不会像裂变那样产生失控的连锁反应,因此在聚变的情况下,实际上不存在熔毁(核反应堆因不能及时冷却而熔化造成的损害)的风险。

那么问题来了,既然聚变这么好,在很多方面都优于裂变,那我们为什么不用核聚变来产生能量呢?

虽然我们已经通过聚变制造出了氢弹,但要用它来发电还有很长的路要走。其实有很多原因导致我们到现在还不能用融合。让我们来看看其中的一些:

高能源需求和高材料消耗

我们不能利用核聚变产生的能量的最大原因之一是它需要难以置信的高能量。

我们知道核聚变需要一个初始的“点火”反应,这个初始反应至少需要1亿摄氏度的温度,这个温度是太阳核心温度的6倍多。

图为:核聚变试验装置

现在,实验性核聚变反应堆确实存在并在工作,但它消耗的能量远远超过它产生的能量。

如果为核聚变提供的能量超过了我们从中获得的能量,那么运行核反应堆就变得毫无意义。

同时,我们不仅需要一种加热到一亿摄氏度也不会发生变化的特殊材料,最重要的是,我们需要大量的液氦来保持整个装置的冷却。

很难维持和适应聚变反应

核聚变反应一旦开始,就需要大量额外的能量来维持。因此,我们应该在初始反应中产生足够的能量来帮助其他原子聚变。此外,我们需要一个非常复杂和密集的装置来适应整个反应。

这里需要提到的是,中国在该领域的技术目前处于世界领先水平,全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)已经实现了1亿摄氏度等离子体运行。

图为:中国“人造太阳”聚变模拟

EAST由一个甜甜圈形状的真空室组成。气体被泵入这个腔室,电流通过中心,给气体充电并形成等离子体。这种等离子体被强磁场包含在腔室中。

等离子体的形成是一个突破,因为这是我们想要的,但是等离子体的电导率很高。本质上,它会形成自己的电流和磁场,因为它移动的速度很快,从而破坏了腔体中试图容纳它的磁场,所以很难使其稳定安全。

此外,聚变反应产生的高能中子撞击反应堆壁,反应堆中面向等离子体的那一层称为第一壁。这种辐射使钢中常用的大多数合金元素具有放射性。

所以即使技术上实现了核聚变,也很难找到合适的材料来维持和适应这样的极端条件。

最后

由于切尔诺贝利、福岛等核事故的发生,以及“核”总是与原子弹、氢弹毁灭世界联系在一起,核能给大众带来“辐射危险”。

虽然核电站目前没有使用核聚变发电,主要是技术问题,但技术没有突破很大程度上是因为资金。

因为任何与核能相关的东西通常都很难被大众接受,很难获得大量的资金支持。这种对技术和材料要求很高的东西,肯定要花很多钱。

说实话,核能(裂变或聚变)是我们今天能获得的“最清洁”和最安全的能源之一。

然而,要使核聚变成为技术上和经济上可行的过程,可能还需要几年的时间。

一旦核聚变的能量被开发和控制,我们将永远不用担心能量耗尽…永远!

来源:传奇知识网,转载请注明作者或出处,尊重原创!

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