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核裂变和核聚变可控吗,核电厂发电是用核裂变还是核聚变,为什么

2022-05-13 06:44:34 来源:天空软件网 我要评论()

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从理论上说核裂变和核聚变可控吗,核反应有两种方式:聚核反应和裂核反应。

聚核反应就是氢的同位素氘(重氢)通过原子核聚合后生成氚(超重氢),故而也可称为“氘→氚聚核反应”,大家最熟悉的太阳内部就是这种聚核反应。所以我们把人类可控的“氘-氚聚核反应”又叫作“人造太阳”,这种技术还处在试验的中级阶段,到实际应用可能还需要30年左右。

裂核反应,也就是我们通常说的“原子弹”的反应方式,它是由铀或钚的原子核发生裂变(分裂)而释放出超高能量的过程。我们现在的所有核电站都是用这种核裂变能量发电的,它具有如下优点和缺点:

一、优点:

1. 核能发电不像“热电厂”那样排放大量的污染物质,如二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和粉尘等,进入大气,对环境造成严重污染。因此“核电”不会造成空气污染。

2. 由于“核电”不排放二氧化碳,所以不会加重地球温室效应。

3. “核电”所使用的铀或钚除了发电外目前还没有其他的用途,故可分担部分地球资源紧张的压力。

4. 铀或钚等核燃料的能量密度比化石燃料高几百万倍,故核燃料体积小,运输与储存都很方便,运输、储存成本低。

5. “核电”成本中,燃料成本的占比较低,它的成本主要是技术防护和安全措施成本。

二、缺点:

铀或钚等核燃料都具有强烈的放射线,所以核电厂周围或多或少都存在放射性污染,但这可以从技术上将其控制在“安全放射当量”的范围内,正常情况不会对周围生物造成较大影响。问题的关键在于“失控”后的危害是毁灭性的、长期的(至少50年以上)。

就目前的经验,其失控方式主要有如下4种:

1. 技术失败,如日本的“福岛核泄漏”所造成的危害是有目共睹的。

2. 自然灾害,如8级以上的地震、海啸、小天体撞击等,都可能对核电厂造成破坏从而造成核泄漏。如日本的“福岛核泄漏”除技术原因外,海啸也起到了推波助澜的作用。

3. 战争,当战争进入到你死我活的地步时,敌方最容易想到的就是攻击你的核电厂,一可以瘫痪你的能源系统,打击你的经济和居民正常生活;二可以引起核泄漏甚至核爆炸,直接造成你的人员伤亡和永久性危害。

4. 使用、维护不当,如俄罗斯(前苏联)的“切尔诺贝利核事故”所造成的危害也是有目共睹的。

 那么,有没有既具有上述优点又可避免上述缺点的技术呢?答案是肯定的。

那就是以《喙轮全热动力发动机》为核心的、利用空气或水含太阳能的动力系统,其技术成本只有“核电”的十分之一。

氢弹和原子弹都是典型的原子能的军事利用,

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所谓原子能,就是当原子核结合能发生变化时所能够释放出来的能量,原子弹利用的是重核裂变,而氢弹采用的是轻核聚变,下面讲讲两种的不同。

核裂变和核聚变可控吗,核电厂发电是用核裂变还是核聚变,为什么

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原子弹利用的是裂变能量,当重核分裂成两个质量相近的核时,他们的平均结合能会增加大约1 MeV,对于铀235来讲,每个U裂变释放200 MeV的能量。但对铀来讲,必须达到自持的链式反应,才能大规模的利用能量,只有铀的体积大于“临界体积”,才能发生剧烈的链式反应。对于原子弹就是利用炸药把两块体积小于临界体积的铀挤压到一块,大于临界体积,产生了自持不断的链式反应,能量就剧烈的释放了。这里原子弹的大小就受到了一定的限制,每个单独的铀块必须小于临界体积,同时铀等核材料含量少,提纯技术要求高。

而氢弹利用的能量是轻核的聚变,本身轻核聚变的能量就大约是每个重核裂变的4倍。而且氢弹的燃料是氘,它的含量是取之不竭的。热核聚变需要高温的等离子体,还要达到一定的密度,对于太阳来讲,其内部时时刻刻发生着核聚变,给予整个太阳系以能量,太阳巨大的质量约束了内部的等离子,在一千多万度的高温发生核聚变。

而人类能够是实现的是不可控制的释放,比如氢弹,它需要的高温由原子弹爆炸来提供,所以氢弹是原子弹来点火实现的裂变加聚变。其燃料体积不受限制,因此威力当然更为巨大。前苏联的大伊万氢弹能量就是相当于广岛原子弹的几千倍,设计爆炸当量一亿吨,

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