发布网友 发布时间:2023-07-20 03:57
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热心网友 时间:2024-10-20 06:42
应该在2050年左右,技术的难度主要如下温度太高。见下文在太阳上由于引力巨大,氢的聚变可以自然地发生,但在地球上的自然条件下却无法实现自发的持续核聚变。在氢弹中,爆发是在瞬间发生并完成的,可以用一个原子弹提供高温和高压,引发核聚变,但在反应堆里,不宜采用这种方式,否则反应会难以控制。根据核聚变发生的机理,要实现可控制的核聚变实际上比造个太阳要难多了。我们知道,所有原子核都带正电,两个原子核要聚到一起,必须克服静电斥力。两个核之间靠得越近,静电产生的斥力就越大,只有当它们之间互相接近的距离达到大约万亿分之三毫米时,核力(强作用力)才会伸出强有力的手,把它们拉到一起,从而放出巨大的能量。要使它们联起手来并不难,难的是既要让它们有拉手的机会又不能让他们过于频繁地拉手。要使它们有机会拉手,就要使粒子间有足够的高速碰撞的机会,这可以增加原子核的密度和运动速度。但增加原子核的密度是有*的,否则一旦反应加速,自身放出的能量会使反应瞬间爆发。据计算,在维持一定的密度下,粒子的温度要达到1~2亿度才行,这要比太阳上的温度(中心温度1500万度,表面也有6000度)还要高许多。但这样高的温度拿什么容器来装它们呢?这个问题并没有难倒科学家,20世纪50年代初,苏联科学家塔姆和萨哈罗夫提出磁约束的概念。苏联库尔恰托夫原子能研究所的阿奇莫维奇按照这样的思路,不断进行研究和改进,于1954年建成了第一个磁约束装置。他将这一形如面包圈的环形容器命名为托卡马克(tokamak)。托卡马克是“磁线圈圆环室”的俄文缩写,又称环流器。这是一个由封闭磁场组成的“容器”,像一个中空的面包圈,可用来约束电离了的等离子体。我们知道,一般物质到达10万度时,原子中的电子就脱离了原子核的束缚,形成等离子体。等离子体是由带正电的原子核和带负电的电子组成的气体,整体是电中性的。在磁场中,它们的每个粒子都是显电性的,带电粒子会沿磁力线做螺旋式运动,所以等离子体就这样被约束在这种环形的磁场中。这种环形的磁场又叫磁瓶或磁笼,看不见,摸不着,也不接触有形的物体,因而也就不怕什么高温了,它可以把炙热的等离子体托举在空中。人们本来设想,有了“面包炉”,只需把氘、氚放入炉内加火烤制,把握好火候,能量就应该流出来。其实不然,人们接着遇到的麻烦是,在加热等离子体的过程中能量耗散严重,温度越高,耗散越大。一方面,高温下粒子的碰撞使等离子体的粒子会一步一步地横越磁力线,携带能量逃逸;另一方面,高温下的电磁辐射也要带走能量。这样,要想把氘、氚等离子体加热到所需的温度,不是件容易的事。另外,磁场和等离子体之间的边界会逐渐模糊,等离子体会从磁笼里钻出去,而且当约束等离子体的磁场一旦出现变形,就会变得极不稳定,造成磁笼断开或等离子体碰到聚变反应室的内壁上。热心网友 时间:2024-10-20 06:43
据了解,太阳表面每时每刻都在经历着核聚变反应,但这种反应并不是可控的,如果人造太阳计划实现,人类将不再依靠太阳温度生存完全可以自给自足延续人类文明。