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核能發電為什么不用核聚變? 可控核聚變究竟有什么難點?

2021-12-13 17:23    核能發電  核聚變

前段時間的“限電令”,不知道苦了多少人,就在大家抱怨煤炭價格上漲的同時,有人將目光轉向了核電,話說,核電站發電都是裂變方式,可明明核聚變所釋放的能量更多,為什么核電站不用聚變呢?可控核聚變究竟有多難?


前段時間的“限電令”,不知道苦了多少人,就在大家抱怨煤炭價格上漲的同時,有人將目光轉向了核電,話說,核電站發電都是裂變方式,可明明核聚變所釋放的能量更多,為什么核電站不用聚變呢?可控核聚變究竟有多難?

從字面意思就能看出,二者一個是分裂反應,另一個則是融合反應,核聚變反應的核,是指有質量小的原子,也就是氘,在超高溫、高壓下,讓核外電子擺脫原子核束縛,進而讓兩個原子核發生聚合作用,生成新的,質量更重的原子核,比如氦。

氘是氫的一種穩定形態的同位素,也被稱作重氫,原子核中有一個質子和一個中子。常溫下,氘是一種無色、無味、無毒無害的可燃性氣體,常被用于核能、可控核聚變反應、燈泡等方面。

即便目前我國的發電方式五花八門,但對于擁有14億人口的中國來說,這些電依然不夠用,在化石能源緊缺的當下,核能是可以解決燃眉之急的重要對象。

核能就是利用原子的碰撞和融合,在此過程中,將不帶電的中子和電子釋放出來,而這樣的熱核鏈式反應,能釋放出巨大的能量,究竟有多大呢,我們看看原子彈和氫彈的爆炸就知道了。

截止到目前,人類還沒有完全掌控核裂變技術,這里一定會有人問,核彈技術不是已經非常成熟了嗎?

但人類利用核彈,只是要求它釋放出能量,而沒有將能量進行利用,只需要讓它能夠在指定位置爆炸,造成殺傷敵人的目的即可,所以就不需要控制這些能量緩慢而持續的釋放,所以嚴格意義上來說,這不能算作掌控核能。

而核聚變則是跟核裂變完全相反的過程,但是,它所產生的能量甚至比裂變還大,并且在了解原理之后,我們發現,在發電方面,核聚變遠比裂變好很多。

首先,聚變所需要的燃料更少,比如發電100萬千瓦,核裂變技術需要消耗30噸核燃料,而核聚變卻只需要600公斤燃料,是不是很誘人?

更重要的一點,聚變所使用的燃料是氘,這一物質在自然界中的儲量相當豐富,而裂變所需要的鈾、钚、釷不僅難獲取,而且價格更昂貴。

另外,我們都知道,核電站會產生一定量的放射性廢料,對人體有危害,而核聚變則不同,氘無毒無害,也不會產生放射性。

并且,聚變所產生的氦原子,也正是現在稀缺的資源,人類登月的原因之一,就是想要利用月球上的氦。

那么問題來了,既然核聚變有這么多的優勢,為什么我們不好好利用核聚變進行發電,反而用那危險性較高的裂變呢?

前面我們提到,盡管人類成功研制出了氫彈,但那只局限于讓其釋放能量,要想利用聚變來發電,人類還有很長的一段路要走。

很多人都不了解,核聚變對能量的要求,高到讓人難以置信,我們知道,核聚變需要一個初始的“點燃反應”,而這個初始反應,需要至少1億攝氏度的高溫。

你知道1億攝氏度是什么概念嗎?那是太陽核心溫度的6倍不止,雖然目前已經存在實驗核聚變反應堆,并正在發揮作用,但它所消耗的能量,遠遠高于所產生的能量,這樣的能量比例,讓核反應堆變得毫無意義。

同時,我們也需要一種特殊的材料,可以在溫度達到1億攝氏度時,不被融化,否則一切都是空談。

當核聚變反應開始后,還需要大量的額外能量來維持,這也就意味著,在做出的反應中,就需要產生足夠多的能量,從而幫助其他原子聚變。

當這一切準備就緒之后,來到了最關鍵的一步,要有一個復雜和密集的設置,來容納這整個核聚變反應。

雖然目前我國的“人造太陽”聚變模擬,已經實現了1億攝氏度等離子體運行,但由于等離子體的導電性很高,它會形成自己的電流和磁場,從而破壞這個試圖容納它的“容器”,所以和很難時期穩定安全。

所以說并不是核電站不想利用核聚變,而是目前人類在核聚變領域的技術還不夠成熟,還不足以投入到工業使用中。

雖然核聚變的控制很困難,但作為未來最優秀的清潔能源,很多國家都在投入巨資研究這一技術,相信在不久的將來,我們就能用上核聚變產出的電,對此你怎么看呢?

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