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中鈾的含量只有３％左右，實(shí)際 上每年只消耗１ｔ鈾），全自動氮吹儀其運(yùn)輸量微不足道。所以，發(fā)展核電對緩解我國鐵路運(yùn)輸 壓力，意義尤為重大。核電是清潔能源，目前由于有了核電站，全世界每年減少 了２０億ｔ二氧化碳的排放。而且，核電站不像燃煤電站那樣向外部環(huán)境排放大 量煤渣、煙塵和硫、氮、碳等的氧化物以及汞、鎘、苯并芘等致癌物質(zhì)。 有鑒于此，發(fā)展核能將是今后能源發(fā)展的主要方向，是解決全球性能源枯竭 問題及保護(hù)環(huán)境，保證可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。 ６．受控核聚變的發(fā)展 把輕核聚合成較重原子核的反應(yīng)叫聚變。核聚變可釋放出比核裂變更巨大 得多的能量。但核聚變要求的條件也更苛刻得多，也更難控制。氫彈的爆炸就 是利用氫的同位素氘和氚的熱核聚變過程。氫彈是利用原子彈爆炸所產(chǎn)生的高 溫高壓來達(dá)到輕核聚變所要求的條件，整個(gè)氫彈的爆炸過程僅為百萬分之幾秒， 是一種不可控制的釋能過程。現(xiàn)在，人們期望使這種熱核反應(yīng)能在人工控制下 慢慢地進(jìn)行，并把所釋放出的能量變成電能輸出。這樣的過程就叫做受控?zé)岷? 反應(yīng)或受控核聚變。見圖１０１０。 第三節(jié) 新能源的開發(fā)利用３６７ 圖１０１０
托卡馬克裝置結(jié)構(gòu)示意圖 １—產(chǎn)生環(huán)場的線圈盤 ２ —變壓器線圈 ３ —等離子體電流 ４—變壓器鐵心 ５—金屬外殼 ６—螺旋場 ７ —環(huán)場Ｈｔ ８ —角場Ｈｐ 要實(shí)現(xiàn)受控?zé)岷朔磻?yīng)，必須滿足兩個(gè)基本條件：一是溫度，二是等離子體密 度和約束時(shí)間。對于氘氚的核聚變反應(yīng)，要求的溫度為１億攝氏度；而對于氘 氘的核裂變反應(yīng)，則要求高達(dá)５億攝氏度。等離子體是指參加反應(yīng)的氣體完 全分解成帶正電的原子核和帶負(fù)電的電子，即成為高度電離的氣體。等離子體 密度越大，越有利于聚變反應(yīng)的進(jìn)行。反應(yīng)堆里的等離子體密度最好是每立方 １４１８ 厘米有１０～１０個(gè)原子核。約束時(shí)間是指參與反應(yīng)的等離子體被約束在一定 空間范圍內(nèi)的時(shí)間。約束時(shí)間越長，越有利于反應(yīng)的進(jìn)行。根據(jù)研究的結(jié)果，為 使聚變反應(yīng)堆達(dá)到自持的條件，等離子體的粒子密度和約束時(shí)間的乘積必須大 １４ 于某一常量，這個(gè)常量稱為勞遜條件。對氘氚反應(yīng)來說，勞遜條件應(yīng)超過１０， １６ 對氘氘反應(yīng)則應(yīng)超過１０。 ３６８第十章 能源與化學(xué)
聚變反應(yīng)等離子體溫度極高，用任何 材料制造的容器都“容納”不了。但是，等 離子體是帶電的粒子，在磁場中會受到磁 場的作用力。如果我們把磁場的形狀、強(qiáng) 度、分布都搞得比較合適，就可以使這些高 溫等離子體在規(guī)定的磁場內(nèi)運(yùn)動而不向四 面八方擴(kuò)散，即用磁場把這些高溫粒子約 束住，這就是磁約束（見圖１０１ １１ ），它起 到了任何容器都起不到的作用。用超導(dǎo)磁 體構(gòu)成的強(qiáng)大磁場可以達(dá)到６～８Ｔ，所能 約束的等離子體壓強(qiáng)已超過反應(yīng)堆所要求圖１０１ １１ 螺旋型磁場 的標(biāo)準(zhǔn)。此約束裝置有各種設(shè)計(jì)，其中以（角場、環(huán)場的合成） 托卡馬克系統(tǒng)的性能最好，它以氘、氚各半 作為燃料，高溫等離子體在環(huán)管的中心部分進(jìn)行熱核反應(yīng)。 目前人工核聚變所用的原料，即核聚變?nèi)剂希菤涞膬煞N同位素氘（Ｄ，２１Ｈ）
