核能发电为什么不用核聚变? 可控核聚变究竟有什么难点?

2021-12-13 17:23    核能发电  核聚变

前段时间的“限电令”,不知道苦了多少人,就在大家抱怨煤炭价格上涨的同时,有人将目光转向了核电,话说,核电站发电都是裂变方式,可明明核聚变所释放的能量更多,为什么核电站不用聚变呢?可控核聚变究竟有多难?


前段时间的“限电令”,不知道苦了多少人,就在大家抱怨煤炭价格上涨的同时,有人将目光转向了核电,话说,核电站发电都是裂变方式,可明明核聚变所释放的能量更多,为什么核电站不用聚变呢?可控核聚变究竟有多难?

从字面意思就能看出,二者一个是分裂反应,另一个则是融合反应,核聚变反应的核,是指有质量小的原子,也就是氘,在超高温、高压下,让核外电子摆脱原子核束缚,进而让两个原子核发生聚合作用,生成新的,质量更重的原子核,比如氦。

氘是氢的一种稳定形态的同位素,也被称作重氢,原子核中有一个质子和一个中子。常温下,氘是一种无色、无味、无毒无害的可燃性气体,常被用于核能、可控核聚变反应、灯泡等方面。

即便目前我国的发电方式五花八门,但对于拥有14亿人口的中国来说,这些电依然不够用,在化石能源紧缺的当下,核能是可以解决燃眉之急的重要对象。

核能就是利用原子的碰撞和融合,在此过程中,将不带电的中子和电子释放出来,而这样的热核链式反应,能释放出巨大的能量,究竟有多大呢,我们看看原子弹和氢弹的爆炸就知道了。

截止到目前,人类还没有完全掌控核裂变技术,这里一定会有人问,核弹技术不是已经非常成熟了吗?

但人类利用核弹,只是要求它释放出能量,而没有将能量进行利用,只需要让它能够在指定位置爆炸,造成杀伤敌人的目的即可,所以就不需要控制这些能量缓慢而持续的释放,所以严格意义上来说,这不能算作掌控核能。

而核聚变则是跟核裂变完全相反的过程,但是,它所产生的能量甚至比裂变还大,并且在了解原理之后,我们发现,在发电方面,核聚变远比裂变好很多。

首先,聚变所需要的燃料更少,比如发电100万千瓦,核裂变技术需要消耗30吨核燃料,而核聚变却只需要600公斤燃料,是不是很诱人?

更重要的一点,聚变所使用的燃料是氘,这一物质在自然界中的储量相当丰富,而裂变所需要的铀、钚、钍不仅难获取,而且价格更昂贵。

另外,我们都知道,核电站会产生一定量的放射性废料,对人体有危害,而核聚变则不同,氘无毒无害,也不会产生放射性。

并且,聚变所产生的氦原子,也正是现在稀缺的资源,人类登月的原因之一,就是想要利用月球上的氦。

那么问题来了,既然核聚变有这么多的优势,为什么我们不好好利用核聚变进行发电,反而用那危险性较高的裂变呢?

前面我们提到,尽管人类成功研制出了氢弹,但那只局限于让其释放能量,要想利用聚变来发电,人类还有很长的一段路要走。

很多人都不了解,核聚变对能量的要求,高到让人难以置信,我们知道,核聚变需要一个初始的“点燃反应”,而这个初始反应,需要至少1亿摄氏度的高温。

你知道1亿摄氏度是什么概念吗?那是太阳核心温度的6倍不止,虽然目前已经存在实验核聚变反应堆,并正在发挥作用,但它所消耗的能量,远远高于所产生的能量,这样的能量比例,让核反应堆变得毫无意义。

同时,我们也需要一种特殊的材料,可以在温度达到1亿摄氏度时,不被融化,否则一切都是空谈。

当核聚变反应开始后,还需要大量的额外能量来维持,这也就意味着,在做出的反应中,就需要产生足够多的能量,从而帮助其他原子聚变。

当这一切准备就绪之后,来到了最关键的一步,要有一个复杂和密集的设置,来容纳这整个核聚变反应。

虽然目前我国的“人造太阳”聚变模拟,已经实现了1亿摄氏度等离子体运行,但由于等离子体的导电性很高,它会形成自己的电流和磁场,从而破坏这个试图容纳它的“容器”,所以和很难时期稳定安全。

所以说并不是核电站不想利用核聚变,而是目前人类在核聚变领域的技术还不够成熟,还不足以投入到工业使用中。

虽然核聚变的控制很困难,但作为未来最优秀的清洁能源,很多国家都在投入巨资研究这一技术,相信在不久的将来,我们就能用上核聚变产出的电,对此你怎么看呢?



图为技术

深圳核博会

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