目前我們?nèi)祟悓?duì)于自然界中的能源利用,基本還停留在化學(xué)能的階段,主要還是利用分子和原子之間的作用,釋放出的能量。而對(duì)于更加深入層次的“原子能”,還只掌握了非常初級(jí)的“核裂變”和“核聚變”。而且人類對(duì)于核聚變的掌握尚且處于一個(gè)“不可控”的階段,能夠用它制造氫彈,產(chǎn)生毀滅性的威力,卻不能像人類利用核裂變的原理那樣,用它來發(fā)電。 那么核裂變和核聚變,二者之間究竟有何不同??從字面上來解釋,一個(gè)是原子核分裂時(shí)釋放出巨大能量的過程,另一個(gè)就是原子核合并在一起時(shí)釋放出巨大能量的過程。雖然都是原子能,但是核裂變和核聚變之間的差距還是很大的。氫彈爆炸的威力,足有原子彈的成百上千倍。 核裂變的反應(yīng)原理是:鈾、釷、钚這種放射性的重元素原子核,自身裂解成其他輕元素的原子核,同時(shí)釋放出巨大的能量。以鈾元素發(fā)生的核裂變反應(yīng)為例:235U+1n→137Ba+97Kr+2n。其中元素前面的數(shù)字不是“化學(xué)計(jì)量數(shù)”,而是質(zhì)量數(shù),U為鈾、Ba為鋇、Kr為氪、n為中子。原子彈爆炸的反應(yīng)就是用1個(gè)中子n,轟擊1個(gè)U原子核發(fā)生裂變,同時(shí)釋放出的2個(gè)中子n再繼續(xù)轟擊其他的U原子核……以此類推形成鏈?zhǔn)椒磻?yīng),爆發(fā)出驚人的破壞力。 而核聚變的原理則是:氫元素這種輕元素的原子核,相互結(jié)合成為原子質(zhì)量更大的較重的原子核,同時(shí)釋放出中子,產(chǎn)生巨大的能量。還是以氫彈爆炸的原理為例(高科技都是應(yīng)用在戰(zhàn)爭(zhēng)上的,這句話真是一點(diǎn)不差):D+T→He+n。其中D和T分別是氫元素的同位素“氘”和“氚”,He為氦元素,n依舊是中子。 相比核裂變還會(huì)產(chǎn)生放射性的核廢料,核聚變可以說是非常清潔的核反應(yīng)了,幾乎不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生任何的污染。如果人類能夠?qū)崿F(xiàn)可控核聚變,那么將不必依賴化石能源(煤炭、石油、天然氣),同時(shí)霧霾、溫室效應(yīng)等環(huán)境污染問題也都會(huì)隨之解決。 可是目前可控核聚變面臨的最大問題,就是無法對(duì)高溫狀態(tài)下,發(fā)生核聚變的原料“等離子體”的束縛。而如果這些等離子體無法束縛,那么瞬間釋放出的能量,就等同于引爆了一顆氫彈。目前人類在“磁束縛”和“激光慣性束縛”的方向,在對(duì)可控核聚變進(jìn)行研究。如果未來能夠解決這一問題,那么人類的科技水平,將會(huì)達(dá)到質(zhì)的飛躍。 |
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