解決核聚變的具體方法是哪些(實(shí)現(xiàn)核聚變的方法)
1.實(shí)現(xiàn)核聚變的方法有哪些
人們認(rèn)識(shí)熱核聚變是從氫彈爆炸開始的，氫彈爆炸時(shí)能釋放出極大的能量，會(huì)給人類帶來災(zāi)難。而科學(xué)家們卻希望發(fā)明一種可以有效地控制“氫彈爆炸”的過程的裝置，讓能量能夠持續(xù)穩(wěn)定的輸出，用來解決人類面臨的能源短缺危機(jī)。利用核聚變發(fā)電是21世紀(jì)的重要技術(shù)，它主要是把聚變?nèi)剂霞訜岬?億攝氏度以上的高溫，從而讓它產(chǎn)生核聚變，然后人們就可以利用其輸出的熱能。
核能是能源家族的新成員，它包括裂變能和聚變能兩種主要的形式。裂變能是重金屬元素的質(zhì)子通過裂變而釋放出巨大能量，目前人類已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商用化。因?yàn)榱炎冃枰拟櫟戎亟饘僭卦诘厍蛏系暮肯∩?，而且常?guī)裂變反應(yīng)堆會(huì)產(chǎn)生長(zhǎng)壽命、放射性較強(qiáng)的核廢料，污染環(huán)境，因此這些因素一定程度的限制了裂變能的發(fā)展。而核聚變的形式目前還尚未實(shí)現(xiàn)商用化。
核聚變是指由質(zhì)量小的原子（主要是指氘或氚），在一定條件下（如超高溫和高壓），發(fā)生原子核互相聚合的作用，從而生成新的質(zhì)量更重的原子核，并且伴隨著巨大的能量釋放出來的一種核反應(yīng)形式。原子核中蘊(yùn)藏著巨大的能量，原子核的變化（從一種原子核轉(zhuǎn)化為另一種原子核）往往還伴隨著巨大能量的釋放。如果是由重的原子核變?yōu)檩p的原子核，叫做核裂變，如原子彈爆炸；如果是由輕的原子核變?yōu)橹氐脑雍?，就叫做核聚變，如太陽發(fā)光發(fā)熱的能量來源。
比原子彈威力更大的核武器是氫彈，它就是利用核聚變來發(fā)揮作用的。核聚變的過程與核裂變相反，核聚變是幾個(gè)原子核聚合成一個(gè)原子核的過程，只有較輕的原子核才會(huì)發(fā)生核聚變，比如氫的同位素氘、氚等。核聚變會(huì)釋放出巨大的能量，而且要比核裂變釋放出的能量大很多。太陽內(nèi)部連續(xù)進(jìn)行著氫聚變成氦的過程，它的光和熱就是由核聚變產(chǎn)生的。
利用核能的最終目的是要實(shí)現(xiàn)受控核聚變釋放的能量。核聚變和核裂變相比，它有兩大優(yōu)點(diǎn)：一是地球上蘊(yùn)藏的核聚變能源遠(yuǎn)比核裂變能量豐富得多。據(jù)專家測(cè)算，每升海水中含有0.03克氘，而地球上有70%的面積被海水所覆蓋，所以地球上僅在海水中就有45萬億噸氘。1升海水中所含的氘，經(jīng)過核聚變釋放的能量相當(dāng)于300升汽油燃燒后釋放出的能量。如果把地球上海水中所有的氘全部用于核聚變反應(yīng)，那么其釋放出的能量足夠人類使用幾百億年，而且其反應(yīng)產(chǎn)物是無放射性污染的氦；二是由于核聚變過程中需要維持極高的溫度，如果某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，燃料的溫度下降，核聚變反應(yīng)就會(huì)自動(dòng)終止。也就是說，聚變堆是安全的。因此，聚變能是一種無限的、環(huán)保的、安全的新能源，這就是為什么世界各國(guó)，尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家都不惜花費(fèi)大量人力物力財(cái)力，競(jìng)相研究、開發(fā)聚變能的原因所在。
目前，實(shí)現(xiàn)核聚變的方法有很多種。最早的著名方法是“托卡馬克”型磁場(chǎng)約束法。它是利用通過強(qiáng)大電流所產(chǎn)生的強(qiáng)大磁場(chǎng)，把等離子體約束在很小范圍內(nèi)。雖然在實(shí)驗(yàn)室條件下已接近成功，但要達(dá)到工業(yè)應(yīng)用的水平還有一段遙遠(yuǎn)的距離。按照目前的技術(shù)水平，要建立“托卡馬克”型核聚變裝置，需要大量的資金支持；另一種實(shí)現(xiàn)核聚變的方法是慣性約束法，慣性約束核聚變是把幾毫克的氘和氚的混合氣體或固體，裝入直徑約幾毫米的小球內(nèi)，從外面均勻射入激光束或粒子束，球面因吸收能量而向外蒸發(fā)，球面內(nèi)層受到它的反作用，會(huì)向內(nèi)擠壓（反作用力是一種慣性力，靠它使氣體約束，所以稱為慣性約束），就像噴氣飛機(jī)氣體會(huì)往后噴而推動(dòng)飛機(jī)飛行一樣，小球內(nèi)氣體受擠壓而壓力升高，并伴隨著溫度急劇升高而升高，當(dāng)溫度達(dá)到所需要的點(diǎn)火溫度（大概需要幾十億攝氏度）時(shí)，小球內(nèi)的氣體便會(huì)發(fā)生爆炸，并產(chǎn)生大量熱能。這種爆炸過程所需的時(shí)間很短，只有幾皮秒（1皮等于1萬億分之一）。如每秒鐘發(fā)生三四次這樣的爆炸并且連續(xù)不斷地進(jìn)行下去，所釋放出的能量就相當(dāng)于百萬千瓦級(jí)的發(fā)電站釋放的能量。
原理上看很簡(jiǎn)單，但是現(xiàn)有的激光束或粒子束所能達(dá)到的功率，離需要的功率還差幾十倍、甚至幾百倍，再加上其他種種技術(shù)上的問題，使得慣性約束核聚變?nèi)允侨祟惪赏豢杉暗募夹g(shù)。
核聚變是當(dāng)前社會(huì)最有發(fā)展前途的新能源，核聚變反應(yīng)是氫彈爆炸的基礎(chǔ)，能夠在一瞬間產(chǎn)生大量的熱能，但目前人類還無法加以利用。如果使核聚變反應(yīng)在一定的約束區(qū)域內(nèi)，能夠根據(jù)人們的意圖有控制地使其產(chǎn)生與進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)持續(xù)、平穩(wěn)的能量輸出，就可以實(shí)現(xiàn)受控?zé)岷朔磻?yīng)。不過，這正是目前科學(xué)家們進(jìn)行試驗(yàn)研究的重大課題。受控?zé)岷朔磻?yīng)是聚變反應(yīng)堆的基礎(chǔ)，如果聚變反應(yīng)堆一旦實(shí)驗(yàn)成功，則可能會(huì)為人類提供最環(huán)保而又取之不盡的新能源。
2.實(shí)現(xiàn)核聚變的方法有哪些
人們認(rèn)識(shí)熱核聚變是從氫彈爆炸開始的，氫彈爆炸時(shí)能釋放出極大的能量，會(huì)給人類帶來災(zāi)難。
而科學(xué)家們卻希望發(fā)明一種可以有效地控制“氫彈爆炸”的過程的裝置，讓能量能夠持續(xù)穩(wěn)定的輸出，用來解決人類面臨的能源短缺危機(jī)。利用核聚變發(fā)電是21世紀(jì)的重要技術(shù)，它主要是把聚變?nèi)剂霞訜岬?億攝氏度以上的高溫，從而讓它產(chǎn)生核聚變，然后人們就可以利用其輸出的熱能。
核能是能源家族的新成員，它包括裂變能和聚變能兩種主要的形式。裂變能是重金屬元素的質(zhì)子通過裂變而釋放出巨大能量，目前人類已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商用化。
因?yàn)榱炎冃枰拟櫟戎亟饘僭卦诘厍蛏系暮肯∩伲页Ｒ?guī)裂變反應(yīng)堆會(huì)產(chǎn)生長(zhǎng)壽命、放射性較強(qiáng)的核廢料，污染環(huán)境，因此這些因素一定程度的限制了裂變能的發(fā)展。而核聚變的形式目前還尚未實(shí)現(xiàn)商用化。
核聚變是指由質(zhì)量小的原子（主要是指氘或氚），在一定條件下（如超高溫和高壓），發(fā)生原子核互相聚合的作用，從而生成新的質(zhì)量更重的原子核，并且伴隨著巨大的能量釋放出來的一種核反應(yīng)形式。原子核中蘊(yùn)藏著巨大的能量，原子核的變化（從一種原子核轉(zhuǎn)化為另一種原子核）往往還伴隨著巨大能量的釋放。
如果是由重的原子核變?yōu)檩p的原子核，叫做核裂變，如原子彈爆炸；如果是由輕的原子核變?yōu)橹氐脑雍?，就叫做核聚變，如太陽發(fā)光發(fā)熱的能量來源。比原子彈威力更大的核武器是氫彈，它就是利用核聚變來發(fā)揮作用的。
核聚變的過程與核裂變相反，核聚變是幾個(gè)原子核聚合成一個(gè)原子核的過程，只有較輕的原子核才會(huì)發(fā)生核聚變，比如氫的同位素氘、氚等。核聚變會(huì)釋放出巨大的能量，而且要比核裂變釋放出的能量大很多。
太陽內(nèi)部連續(xù)進(jìn)行著氫聚變成氦的過程，它的光和熱就是由核聚變產(chǎn)生的。利用核能的最終目的是要實(shí)現(xiàn)受控核聚變釋放的能量。
核聚變和核裂變相比，它有兩大優(yōu)點(diǎn)：一是地球上蘊(yùn)藏的核聚變能源遠(yuǎn)比核裂變能量豐富得多。據(jù)專家測(cè)算，每升海水中含有0.03克氘，而地球上有70%的面積被海水所覆蓋，所以地球上僅在海水中就有45萬億噸氘。
1升海水中所含的氘，經(jīng)過核聚變釋放的能量相當(dāng)于300升汽油燃燒后釋放出的能量。如果把地球上海水中所有的氘全部用于核聚變反應(yīng)，那么其釋放出的能量足夠人類使用幾百億年，而且其反應(yīng)產(chǎn)物是無放射性污染的氦；二是由于核聚變過程中需要維持極高的溫度，如果某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，燃料的溫度下降，核聚變反應(yīng)就會(huì)自動(dòng)終止。
也就是說，聚變堆是安全的。因此，聚變能是一種無限的、環(huán)保的、安全的新能源，這就是為什么世界各國(guó)，尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家都不惜花費(fèi)大量人力物力財(cái)力，競(jìng)相研究、開發(fā)聚變能的原因所在。
目前，實(shí)現(xiàn)核聚變的方法有很多種。最早的著名方法是“托卡馬克”型磁場(chǎng)約束法。
它是利用通過強(qiáng)大電流所產(chǎn)生的強(qiáng)大磁場(chǎng)，把等離子體約束在很小范圍內(nèi)。雖然在實(shí)驗(yàn)室條件下已接近成功，但要達(dá)到工業(yè)應(yīng)用的水平還有一段遙遠(yuǎn)的距離。
按照目前的技術(shù)水平，要建立“托卡馬克”型核聚變裝置，需要大量的資金支持；另一種實(shí)現(xiàn)核聚變的方法是慣性約束法，慣性約束核聚變是把幾毫克的氘和氚的混合氣體或固體，裝入直徑約幾毫米的小球內(nèi)，從外面均勻射入激光束或粒子束，球面因吸收能量而向外蒸發(fā)，球面內(nèi)層受到它的反作用，會(huì)向內(nèi)擠壓（反作用力是一種慣性力，靠它使氣體約束，所以稱為慣性約束），就像噴氣飛機(jī)氣體會(huì)往后噴而推動(dòng)飛機(jī)飛行一樣，小球內(nèi)氣體受擠壓而壓力升高，并伴隨著溫度急劇升高而升高，當(dāng)溫度達(dá)到所需要的點(diǎn)火溫度（大概需要幾十億攝氏度）時(shí)，小球內(nèi)的氣體便會(huì)發(fā)生爆炸，并產(chǎn)生大量熱能。這種爆炸過程所需的時(shí)間很短，只有幾皮秒（1皮等于1萬億分之一）。
如每秒鐘發(fā)生三四次這樣的爆炸并且連續(xù)不斷地進(jìn)行下去，所釋放出的能量就相當(dāng)于百萬千瓦級(jí)的發(fā)電站釋放的能量。原理上看很簡(jiǎn)單，但是現(xiàn)有的激光束或粒子束所能達(dá)到的功率，離需要的功率還差幾十倍、甚至幾百倍，再加上其他種種技術(shù)上的問題，使得慣性約束核聚變?nèi)允侨祟惪赏豢杉暗募夹g(shù)。
核聚變是當(dāng)前社會(huì)最有發(fā)展前途的新能源，核聚變反應(yīng)是氫彈爆炸的基礎(chǔ)，能夠在一瞬間產(chǎn)生大量的熱能，但目前人類還無法加以利用。如果使核聚變反應(yīng)在一定的約束區(qū)域內(nèi)，能夠根據(jù)人們的意圖有控制地使其產(chǎn)生與進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)持續(xù)、平穩(wěn)的能量輸出，就可以實(shí)現(xiàn)受控?zé)岷朔磻?yīng)。
不過，這正是目前科學(xué)家們進(jìn)行試驗(yàn)研究的重大課題。受控?zé)岷朔磻?yīng)是聚變反應(yīng)堆的基礎(chǔ)，如果聚變反應(yīng)堆一旦實(shí)驗(yàn)成功，則可能會(huì)為人類提供最環(huán)保而又取之不盡的新能源。
3.核聚變技術(shù)難點(diǎn)與解決辦法
此可控聚變方法將轟動(dòng)世界，你不服都不行，可控核聚變難在1輸入能大于輸出能，2不能持續(xù)反應(yīng)，反應(yīng)后會(huì)把反應(yīng)物炸開，3高溫高壓，這個(gè)其實(shí)不算，因?yàn)橹灰掷m(xù)反應(yīng)就能有高溫高壓，而且輸出能會(huì)大于輸入能，所以只要克服了持續(xù)反應(yīng)就能克服難題，書上的高溫高壓沒用，現(xiàn)在最難點(diǎn)是聚變反應(yīng)后把反應(yīng)物炸開，無法持續(xù)反應(yīng)，模擬三相氫彈四相五相氫彈原理，用聚變中子代替裂變中子，氫彈反應(yīng)物是氘化鋰而不是氫氣或氘氣，這是關(guān)鍵，托卡馬克用錯(cuò)反應(yīng)物沒裂變，導(dǎo)致失敗，原子裂變時(shí)存在裂變斥力加速，用氘化鋰混合高溫反應(yīng)，用加速器混和比例，快中子點(diǎn)火鋰，先氘氚聚變，產(chǎn)生氦4和中子，中子和鋰裂變反應(yīng)產(chǎn)生氦3合氚（氚會(huì)近距離受裂變斥力加速與氘聚變，等下解釋），氚與氘聚變又放出中子，中子又使鋰裂變，持續(xù)反應(yīng)，解釋裂變斥力加速：鋰原子吸收快中子裂變時(shí)，氚與氦3斥力作用，因?yàn)楹?是2個(gè)質(zhì)子，氚會(huì)進(jìn)距離受到2個(gè)電斥力作用，速度會(huì)加快，必然快于沒受近距離斥力作用的氘，氚會(huì)追上并克服氘1個(gè)電斥力壁壘，因?yàn)殡笆鞘艿?個(gè)氦3質(zhì)子電斥力作用，作用力大于氘1個(gè)斥力壁壘，輕松聚變，通過吸收快中子控制聚變規(guī)模發(fā)電，星辰大?？煽朔耍碚摴テ屏?，關(guān)鍵是比例要用加速器控制好，一個(gè)氘配一個(gè)鋰高溫混合，雖然是一個(gè)化學(xué)分子高溫可能會(huì)分開，再用磁約束，反應(yīng)完后打開門加熱水發(fā)電，我嘔心瀝血，請(qǐng)轉(zhuǎn)載到百度，不然美國(guó)洛克希德馬丁要領(lǐng)先了，超過美國(guó)，。
4.為什么核聚變是解決能源問題的最終辦法
這是因?yàn)?，核聚變的原材料很容易找——地球上氘的含量并不算少，每一萬個(gè)氫原子中就有一個(gè)是氘原子。在最好的情況下，每升海水中的氘聚變能夠放出的能量，相當(dāng)于燃燒300升汽油；而一個(gè)百萬千瓦的核聚變電廠，每年只需要600公斤原料，但一個(gè)同樣規(guī)模的火電廠，每年將需要210萬噸燃料煤。
雖然氚在地球上并不存在，但是我們可以通過用中子轟擊鋰元素的方法來制造它。氦3也是目前最理想的核聚變?cè)?，雖然在地球上也找不到，但是在我們舉目可及之處卻大量存在——在月球、土星和火星上，氦3的含量足夠人們隨心所欲地?fù)]霍數(shù)十萬年。如果單純根據(jù)地球上海洋中氘資源總量估計(jì)，核聚變能可供人類使用數(shù)億年，甚至數(shù)十億年。
在最好的情況下，每升海水中的氘聚變能夠放出的能量，相當(dāng)于燃燒300升汽油。如果單純根據(jù)地球上海洋中氘資源總量估計(jì)，核聚變能可供人類使用數(shù)億年，甚至數(shù)十億年。 因此科學(xué)家可以夸下?？谡f“核聚變能夠一勞永逸地解決整個(gè)人類能源問題”。不過，在人類實(shí)現(xiàn)可控核聚變方面還有一段路要走，科學(xué)家樂觀估計(jì)大約50年。
5.慣性約束核聚變的具體方法
慣性約束是一種實(shí)現(xiàn)核聚變的方法。
慣性約束核聚變是把幾毫克的氘和氚的混合氣體或固體，裝入直徑約幾毫米的小球內(nèi)。從外面均勻射入激光束或粒子束，球面因吸收能量而向外蒸發(fā)，受它的反作用，球面內(nèi)層向內(nèi)擠壓（反作用力是一種慣性力，靠它使氣體約束，所以稱為慣性約束），就像噴氣飛機(jī)氣體往后噴而推動(dòng)飛機(jī)前飛一樣，小球內(nèi)氣體受擠壓而壓力升高，并伴隨著溫度的急劇升高。
當(dāng)溫度達(dá)到所需要的點(diǎn)火溫度（大概需要幾十億度）時(shí)，小球內(nèi)氣體便發(fā)生爆炸，并產(chǎn)生大量熱能。這種爆炸過程時(shí)間很短，只有幾個(gè)皮秒（1皮等于1萬億分之一）。
如每秒鐘發(fā)生三四次這樣的爆炸并且連續(xù)不斷地進(jìn)行下去，所釋放出的能量就相當(dāng)于百萬千瓦級(jí)的發(fā)電站。
