现在为什么搞不出可控核聚变

2024-05-16 02:01

1. 现在为什么搞不出可控核聚变

不受控的核聚变就是氢弹,这个已经没问题了。但受控的核聚变还不行。有两个原因。
一是聚变反应的速率无法控制。核电站是受控核裂变反应。反应速率靠控制反应时产生的中子数量来实现。想让反应进行得快一点,就把中子吸收剂抽出来一点,中子多了,反应速率就加快了。想让反应进行得慢一点,就把中子吸收剂多放进去一些,中子少了,反应就进行得慢了。当把中子吸收剂完全放进去时,所有中子都被吸收了,裂变反应就基本中止了。
但聚变反应就不一样。聚变反应需要极高的温度和极大的物质密度。一旦达到反应条件,靠什么来控制反应速率呢?既要保持上千万度的反应温度,又要只让一部分氢核相互反应,另外大部分氢核不反应,现在还没办法。
二是找不到放置核聚变反应的容器。聚变反应需要上千万度的反应温度,又要保持极高的物质密度,而且一旦反应开始进行,产生的能力会使内部压力急剧升高。那把聚变反应放在哪里进行呢?有什么东西能把正在反应的氢燃烧装进去,既能在上千万度的温度下不熔化,又能承受反应时内部巨大的压力呢?至少在现在,还找不出这样的材料。有人设想用极强的电磁能把反应限制在一定的体积内,但目前还实现不了。
所以,目前受控核裂变反应还无法实现。

现在为什么搞不出可控核聚变

2. 可控核聚变到底是什么?究竟有多难实现?

是两个较轻的原子核聚合为一个较重的原子核,并释放出能量的过程。自然界中最容易实现的聚变反应是氢的同位素——氘与氚的聚变,这种反应在太阳上已经持续了50亿年。可控核聚变俗称人造太阳,因为太阳的原理就是核聚变反应。
(核聚变反应主要借助氢同位素。核聚变不会产生核裂变所出现的长期和高水平的核辐射,不产生核废料,当然也不产生温室气体,基本不污染环境)人们认识热核聚变是从氢弹爆炸开始的。科学家们希望发明一种装置,可以有效控制“氢弹爆炸”的过程,让能量持续稳定的输出。

详细内容
地球上的能量,无论是以矿石燃料,风力,水力还是动植物的形式储存起来的,最终的来源都是太阳:矿石燃料是由千百万年前的动植物演变而来的,而动植物(无论是今天的还是以前的)的能量最终是要来源于食物链底端的植物的光合作用所储存的太阳能;风的起因是由于太阳对大气的加热造成的冷热不均;
水力的势能一样要靠太阳的加热使处于低平位置的水体蒸发,上升,再以降水形式被“搬运”到较高位置,从而形成势能。因此,无论人类利用这其中哪一种能源,归根结底都是在利用太阳能,而太阳的能量则是来源于核聚变;
因此,人类如果掌握了有序地释放核聚变的能量的办法,就等于掌握了太阳的能量来源,就等于掌握了无穷无尽的矿石燃料,风力和水力能源,一些人鼓吹的现代工业将因为没有能量来源而走向灭亡的观点也就破产了。

3. 可控核聚变 为什么不能实现

不受控的核聚变就是氢弹,这个已经没问题了。但受控的核聚变还不行。有两个原因。
一是聚变反应的速率无法控制。核电站是受控核裂变反应。反应速率靠控制反应时产生的中子数量来实现。想让反应进行得快一点,就把中子吸收剂抽出来一点,中子多了,反应速率就加快了。想让反应进行得慢一点,就把中子吸收剂多放进去一些,中子少了,反应就进行得慢了。当把中子吸收剂完全放进去时,所有中子都被吸收了,裂变反应就基本中止了。
但聚变反应就不一样。聚变反应需要极高的温度和极大的物质密度。一旦达到反应条件,靠什么来控制反应速率呢?既要保持上千万度的反应温度,又要只让一部分氢核相互反应,另外大部分氢核不反应,现在还没办法。
二是找不到放置核聚变反应的容器。聚变反应需要上千万度的反应温度,又要保持极高的物质密度,而且一旦反应开始进行,产生的能力会使内部压力急剧升高。那把聚变反应放在哪里进行呢?有什么东西能把正在反应的氢燃烧装进去,既能在上千万度的温度下不熔化,又能承受反应时内部巨大的压力呢?至少在现在,还找不出这样的材料。有人设想用极强的电磁能把反应限制在一定的体积内,但目前还实现不了。
所以,目前受控核裂变反应还无法实现。

可控核聚变 为什么不能实现

4. 可控核聚变是什么?


5. 可控核聚变是什么?

可控的核聚变就是可以人为控制利用核聚变发出的巨大能量,方式主要是磁约束和惯性约束。可控核聚变俗称人造太阳,因为太阳的原理就是核聚变反应。
(核聚变反应主要借助氢同位素。核聚变不会产生核裂变所出现的长期和高水平的核辐射,不产生核废料,当然也不产生温室气体,基本不污染环境)人们认识热核聚变是从氢弹爆炸开始的。科学家们希望发明一种装置,可以有效控制“氢弹爆炸”的过程,让能量持续稳定的输出。

利用核能的最终目标是要实现受控核聚变。裂变时靠原子核分裂而释出能量。聚变时则由较轻的原子核聚合成较重的原子核而释出能量。最常见的是由氢的同位素氘(读"刀",又叫重氢)和氚(读"川",又叫超重氢)聚合成较重的原子核如氦而释出能量。 
核聚变较之核裂变有两个重大优点。一是地球上蕴藏的核聚变能远比核裂变能丰富得多。据测算,每升海水中含有0.03克氘,所以地球上仅在海水中就有45万亿吨氘。1升海水中所含的氘,经过核聚变可提供相当于300升汽油燃烧后释放出的能量。
地球上蕴藏的核聚变能约为蕴藏的可进行核裂变元素所能释出的全部核裂变能的1000万倍,可以说是取之不竭的能源。

可控核聚变是什么?

6. 什么是可控核聚变

一分钟了解可控核聚变

7. 可控核聚变为什么无法实现?

不好意思,刚看到。

我不是专业人士,可能也说不出专业全面的术语。我的理解是,目前控制核聚变用的是强磁场约束法,本身就需要耗费极大的能量。且控制和调节核聚变强度的手段和能力也不完善,无法使受控核聚变装置长时间稳定运行,所以目前还难以实现。

至于可控核聚变是一条死路,目前还不能这样说。
科学技术总是在不断发展的,今天的不可能,也许就是明天的可能和现实。当初也有许多知名科学家说过,比水重的东西不能漂浮在水上;比空气重的东西不能飞起来;高速行驶的火车会扭断人的脖子;发射火箭消耗的能量会无法承受。。。现在不都成为现实了吗?

可控核聚变为什么无法实现?

8. 可控核聚变有可能实现吗?

可控核聚变其实不难,氘氚等离子体温度足够高就能发生聚变反应。但想要建成商业聚变堆,问题有:
1、能量输出要大于能量输入,也就是说三重积要足够高。
2、第一壁材料要能长时间的承受热冲击(导致材料融化、热应力导致开裂)、14MeV中子辐照(引发肿胀、脆性,降低热性能)、氢氦离子损伤(表面长气泡、变形)。
3、氚几乎无法人工生产&开采,必须做到氚自持(循环利用)。而现状是:氘氚聚变的三重积大概要求 ,印象中JET堆已经做到了 。答主不是等离子专业的,所以也不知道这个记录有没有被打破。不管怎样,差距还存在,但不是不可克服的。目前最热的第一壁候选材料为钨基材料。热性能方面(抗热冲击性能&热导率)已经能满足ITER的运行标准,但商业堆的运行标准更加严苛,还需要进一步研究。中子辐照方面的研究只能说刚刚起步,14MeV中子辐照实验数据几乎没有,绝大部分是用裂变堆的辐照条件来模拟推测。氢氦兼容性研究也还不成熟,损伤机理、如何预防都还没有一个普遍接受的结果。氚自持技术的研究同样也是才起步,如何提高氚增殖率并降低第一壁的氚滞留?阻氚材料如何选择?氚如何进行再回收、富集、运输?解决这些问题需要建立一个完整的氚工厂,并完善相应的技术标准。一句话总结:路漫漫其修远兮。
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