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核裂变和核聚变的原理是什么(核聚变和核裂变什么意思)

2023-05-19 科学常识 111 作者:由美

核裂变和核聚变是人类利用核能的两种方式。目前的核电站使用核裂变技术发电。

核裂变技术,即将一个重的原子核分裂成两个或多个质量较小的原子,这个过程会释放能量。

核电站经常使用铀裂变,利用中子撞击铀原子,使铀原子释放中子,中子再撞击其他原子,形成连锁反应,释放出巨大的能量。

核裂变技术和核聚变技术:

核裂变和核聚变是两种相反的技术。核裂变是重原子裂变成质量较小的原子,而核聚变是质量较小的原子聚集成较重的原子,随着原子核的变化,也释放出能量。

核裂变技术的可控性更简单。由于优质元素有半衰期,核电站只需施加适当的外力,逐渐形成核裂变,从而产生能量。核电站也在很多地方得到普及。

然而,核裂变技术需要使用更重的原子作为燃料,而这些燃料通常具有放射性。因此,核电站虽然可以产生巨大的能源,但燃料堆存在着巨大的风险。

核聚变技术也能产生巨大的能量,但核聚变需要超高温超高压才能产生。虽然中国、韩国等国的核聚变实验取得了突破,但人类还没有实现可控核聚变。

核聚变所需的燃料是氢或其他轻核,是地球上取之不竭的资源。利用海水可以为核聚变提供足够的能量。

但核聚变需要巨大的压力和超高温才能实现。太阳本身压力大,内部温度高,可以直接产生氢氦核聚变。核聚变技术是模仿太阳内部的核能反应,因此核聚变技术也被称为“人造太阳”。

核聚变反应运行时间,输入20秒:

可控核聚变是人类寻找清洁一种重要的能源途径,但在地球上,很难产生类似于太阳的内部高压,所以科学家们只能通过提高温度来实现超高温和核聚变反应。

目前核聚变的反应温度基本控制在1亿摄氏度。这么高的温度是物体无法携带的。因此,核聚变反应都是用等离子体进行实验,并受到磁场的限制。

中国的东方超环一直是核聚变反应的重要领头羊。其在1亿摄氏度下运行10秒的时间长期保持着世界纪录。

但在2021年底,韩国核聚变研究中心宣布,韩国等离子体在1亿摄氏度下运行了20秒,从而打破了记录。

尽管核聚变反应的时间不断增加,但要实现可控核聚变仍缺乏关键突破。

如果未来人类能够实现可控核聚变,就可以逐步摆脱对化石燃料的依赖。核聚变燃料非常干净,只会产生更重的元素。

太阳的核聚变反应最多只能产生铁元素,人类的人造太阳也可以适度停止,从而实现一个全程非常清洁的巨大能源站。

概括:

核裂变技术就是我们经常听到的一种核电站技术。通过核裂变,释放出巨大的能量,但核裂变的燃料具有很强的放射性。

核聚变技术就是目前正在研究的“人造太阳”,模仿太阳的反应,为人类提供清洁充足的能源。

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