新型核聚变反应堆

新型核聚变反应堆

 

核聚变反应可以释放大量能量，为人们提供服务。怎样实现核聚变，使其安全平稳的进行，缓慢地释放能量为人们服务，现已成为科学家非常关心的问题。要产生核聚变，必须在非常高的温度环境下，这样当四个氢原子在高温下靠得很近时，四个质子会撞到一起时，其中两个会发生衰变，释放出两个反中微子和正电子，变成中子。这两个正电子会与原子核外电子相互湮灭，形成两个光子；剩下的一共有两个中子、两个质子和两个电子，恰好形成一个氦原子。例如太阳是通过质子的衰变而发出光芒。比原子弹威力更大的核武器—氢弹，就是利用核聚变原理制造的。

 

EAST全超导非圆截面托卡马克实验装置

核聚变的过程与核裂变相反，是几个原子核聚合成一个原子核的过程。只有较轻的原子核才能发生核聚变，比如氢的同位素氘（dāo）、氚（chuān）等。核聚变也会放出巨大的能量，而且比核裂变放出的能量更大。太阳内部连续进行着氢聚变成氦过程，它的光和热就是由核聚变产生的。但是人们还不能进行受控核聚变，这主要是因为进行核聚变需要的条件非常苛刻。发生核聚变需要在1亿度的高温下才能进行，因此又叫热核反应。可以想象，没有什么材料能经受得起1亿度的高温。此外还有许多难以想象的困难需要去克服。尽管存在着许多困难，人们经过不断研究已取得了可喜的进展。科学家们设计了许多巧妙的方法，如用强大的磁场来约束反应，用强大的激光来加热原子等。可以预计，人们最终将掌握控制核聚变的方法，让核聚变为人类服务。
       这里介绍一种实现核聚变的方法，就是利用涡流电流加热金属的原理，来加热氘等热核材料。大家都知道当金属中有涡流电流流过时，金属就会被加热甚至融化。把氘、氢和μ介子（催化聚变）放在一个密闭的钢球中，在钢球中加上导线，在导线上通过交变电流，那么线圈就产生交变磁场。由于线圈中间的导体在圆周方向是可以等效成一圈圈的闭合电路，闭合电路中的磁通量在不断发生改变，所以在导体的圆周方向会产生感应电动势和感应电流，电流的方向沿导体的圆周方向转圈，就像一圈圈的漩涡，所以这种在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象。这样一直加热钢球到>4000 0000℃时，这是钢球已经时等离子体，才能发生的聚变反应：

3H+2H—→4He+10n+1.76×10^7eV
控制温度使聚变平稳的进行 。这样就能实现缓慢地核聚变反应。