核聚变的原理是什么?一次可以产生多少能量、掌握后的前景有多大
之所以一定要将核聚变变为可控的为人类所用,就是因为核聚变的威力过于强大,可以解决目前国际上绝大部分的能源问题。
那么什么是核聚变,它的原理是什么呢?
在我们的太阳系中,太阳是唯一的恒星,它为整个太阳系提供能量,而这个能量的根源,就是核聚变,所以以太阳为例来说明这个问题。
核聚变需要满足很多的条件,比如超高温、超高压等等。以下主要是讨论理论的情况和原理。
在太阳的内部,一开始是充斥着质量很小的氢原子(主要是氘),由于高温高压的条件,使得其核外电子摆脱原子核的束缚,让两个原子核能够互相吸引而碰撞到一起,发生原子核互相聚合作用。由于这样的聚合作用,产生了大量的能量,同时生成一种新的元素——氦元素,此时氦原子的原子核质量要大于氢原子。
这之后,聚合反应没有停止,并且新生成的氦元素,也加入到反应之中,这样反应更加剧烈,释放的能量更加强大,同时又产生一种新的元素——锂元素。
就这么持续地进行下去,按照元素周期表上面的金属活动性顺序,一直进行,直到生成了铁元素。由于铁元素性能极其稳定,所以这时候核聚变差不多就没有办法继续下去了。
与此同时,核聚变虽然释放了巨大的能量,但是本身的消耗也是十分夸张的,每一次的聚变,都需要大量的原料参与进来,所以太阳的质量其实一直是在减小的,根据推测,差不多再过50亿年,氢元素就将会耗尽,届时太阳会慢慢停止核聚变,最终变成红巨星,而后熄灭坍塌等等。
而其释放的能量,就会以太阳辐射的形式,四散开来,为整个太阳系提供能量。所以有人比较好奇,我们距离太阳如此遥远,仅仅接收到太阳辐射的22亿分之一,就已经让地球生命得以延续,那一次性到底可以产生多大的能量呢?
对于这个问题,没有办法继续精确计算,因为能量传播是有损耗的,而且还有很多其他方面的因素影响。
按照估计,太阳一秒钟就差不多有6亿吨的氢燃烧成大约5.96亿吨的氦,产生的能量相当于数万亿颗原子弹。
大致可以给出一个数据:
1公斤的氢聚变=6.3x10^14焦耳能量,约等于150573.6吨TNT当量
1公斤氘氚聚变=3.37x10^14焦耳,约等于80544.9吨TNT当量。
全世界一年的所有耗电量加在一块,差不多需要不到4吨的核聚变燃料!
看到这里,是不是觉得,如果是人类掌握了核聚变的技术,整个国家的能源问题,将彻底解决了呢?
现如今之所以还没有办法控制,就是因为两方面:一是现在还没有办法满足如此的超高温和超高压;二是即便有,但是用什么容器来装呢?目前已知的所有材料,都没有办法在这种极限条件下使用。
但越是困难,越是说明这个前景的巨大,相信未来人类一定可以攻克!
为什么太阳当中的核聚变会连续不断地进行下去,而没有瞬间崩完?
可是,我们要知道的是,如果你单纯投一颗氢弹,那是炸不起来的,能量也不给力。不信?我们可以来看一看反应原理,核聚变的反应原理一般来说是D-T反应,就是下面这个方程式 D和T其实都是氢的同位素,反应会产生17.6MeV的能量。具体的过程就是这下面这样:我们再来看看核裂变反应,也就是原子弹的原理,...
核聚变反应是什么反应
核聚变的原料主要是氢、氘和氚。氘、氚都是氢的同位素。核聚变是取得核能的重要途径之一。用核聚变原理造出来的氢弹是靠先爆发一颗核裂变原子弹而产生的高热,来触发核聚变起燃器,使氢弹得以爆炸。实现可控核聚变的条件更苛刻。当两个带正电的球相互接近时,它们会互相排斥,只有使用更大的力才能使...
核聚变原理
核聚变的原理是轻原子核结合成较重原子核时放出巨大能量。核聚变反应能够根据人们的意图在一定的约束范围内以受控的方式产生和进行,那么受控的热核反应就能够实现。这正是实验研究的主要课题。受控热核反应是聚变堆的基础。一旦聚变反应堆成功,它可能为人类提供最清洁、最取之不尽的能源。受控核聚变是...
物理核裂变核聚变知识点
太阳就是通过这种方式释放能量。5. 原子弹和核电站是利用核裂变原理,而核聚变虽然能量更大,但难度也更高。核聚变需要在近亿度的高温条件下进行,而地球上的原子弹爆炸可以产生这样的温度。然而,用于引发核聚变的原子弹并不适用于发电,因为电厂需要的是稳定持续的电能,而不是一次性的爆炸力。
聚变和裂变的区别?
1、在原理上,聚变是小质量的两个原子核合成一个比较大的原子核而裂变就是一个大质量的原子核分裂成两个比较小的原子核,在这个变化过程中都会释放出巨大的能量。2、在反应释放能量上,聚变释放的能量非常大。裂变释放能量巨大,但是远远小于聚变。3、在对环境影响大小上,变堆的核燃料蕴藏极为有限,...
核聚变的原理是什么?
核聚变是在极高的温度和压力下,使得原子核外电子摆脱束缚,使得两个原子核能够相互吸引并碰撞在一起。这种碰撞导致原子核互相聚合,形成新的质量更重的原子核(例如氦),同时释放出中子和大量能量。这种核反应形式称为核聚变。核聚变与核裂变相反,它是一种释放巨大能量的过程。原子核内部蕴藏着巨大的...
核聚变原理是什么?
1. 核聚变是在极端温度和压力作用下的一种物理过程。2. 此过程中,电子脱离原子核,使得原子核能够相互吸引并碰撞。3. 两个原子核聚合成更重的原子核(如氦),同时释放中子和大量能量。4. 这种反应是原子核变化,常伴随能量释放。5. 核聚变与核裂变是相反的核反应形式。6. 实现核聚变发电需要将...
什么是核裂变?什么是核聚变?什么是人工转变?
1、核裂变的原理:裂变释放能量是与原子核中质量-能量的储存方式有关。从最重的元素一直到铁,能量储存效率基本上是连续变化的,所以,重核能够分裂为较轻核(到铁为止)的任何过程在能量关系上都是有利的。如果较重元素的核能够分裂并形成较轻的核,就会有能量释放出来。2、核聚变的原理:核聚变,即...
原子弹和核聚变的区别是什么?
区别:一、原理不同 1、聚变是小质量的两个原子核合成一个比较大的原子核。2、裂变就是一个大质量的原子核分裂成两个比较小的原子核,在这个变化过程中都会释放出巨大的能量。二、反应释放能量不同 1、聚变释放的能量非常大。2、裂变释放能量巨大,但是远远小于聚变。三、对环境影响大小不同 1、变...
聚变裂变的区别是什么?
聚变:指较轻原子核聚合成较重原子核的核反应过程。2、能量释放 裂变放出的较多,而聚变放出的最多。3、放出能量的利用 核的裂变能已被人类用之于军事、经济和科研等方面。核聚变已开始用在军事上,如氢弹,它的炸药为氘化锂,可以做得很大,它的TNT当量可达千万吨级。4、原理 核聚变是小原子...
犹真麻杏: 1千克氕聚变成氦释放能量6.3*10^14焦耳,约等于150573.6吨TNT当量.4H(1、0)→He(2、2)+Q1千克氘氚聚变成氦释放能量3.37*10^14焦耳,约等于80544.9吨TNT当量.H(1、1)+H(1、2)→He(2、2)+1n +Q
唐河县13247455627: 核聚变是什么原理?是什么样的物理原理? - ?
犹真麻杏:[答案] 当较轻的原子核(像氢这样的小原子核)发生聚合反应生成大原子核之后,会因为质量损失放出能量,能量的数值E=mc2(爱因斯坦质能方程).
唐河县13247455627: 核聚变是什么原理? - ?
犹真麻杏: 核聚变的定义: 核聚变是指由质量小的原子,主要是指氘或氚,在一定条件下(如超高温和高压),发生原子核互相聚合作用,生成新的质量更重的原子核,并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式.原子核中蕴藏巨大的能量,原子核的变化...
唐河县13247455627: 核聚变的原理 - ?
犹真麻杏: 利用核能的最终目标是要实现受控核聚变.裂变时靠原子核分裂而释出能量.聚变时则由较轻的原子核聚合成较重的较重的原子核而释出能量.最常见的是由氢的同位素氘(读"刀",又叫重氢)和氚(读"川",又叫超重氢)聚合成较重的原...
唐河县13247455627: 为什么核聚变、核裂变时会释放出大量的能量 - ?
犹真麻杏: 核聚变和核裂变是核能释放的不同方式,放出能量的多少取决于核变前后质量亏损,即核变前原子核质量与核变后原子核质量的差.其基本原理是爱因斯坦的质能方程:E=mC^2核聚变是两个较轻的原子核聚合为一个较重的原子核,核裂变是一...
唐河县13247455627: 核聚变原理是? - ?
犹真麻杏: 氢有三种同位素:氕(氢1)、氘(氢2)、氚(氢3),我们平时见到的氢以氕为主,含少量氘;氦也有氦3和氦4两种同位素,氦3不稳定,一般见到的是氦4. 氢聚变为氦的反应可以有多种形式: 4个氕聚变为一个氦4; 2个氘聚变为一个氦4; ...
唐河县13247455627: 简单的介绍核聚变 - ?
犹真麻杏: 核聚变是指由质量小的原子,主要是指氘或氚,在一定条件下(如超高温和高压),发生原子核互相聚合作用,生成新的质量更重的原子核,并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式.
唐河县13247455627: 什么是核聚变 - ?
犹真麻杏: 核聚变,即氢原子核(氘和氚)结合成较重的原子核(氦)时放出巨大能量. 热核反应[1],或原子核的聚变反应,是当前很有前途的新能源.参与核反应的轻原子核,如氢(氕)、氘、氚、锂等从热运动获得必要的动能而引起的聚变反应(参见核聚变).热核反应是氢弹爆炸的基础,可在瞬间产生大量热能,但目前尚无法加以利用.如能使热核反应在一定约束区域内,根据人们的意图有控制地产生与进行,即可实现受控热核反应.这正是目前在进行试验研究的重大课题.受控热核反应是聚变反应堆的基础.聚变反应堆一旦成功,则可能向人类提供最清洁而又是取之不尽的能源.
唐河县13247455627: 什么是聚变? - ?
犹真麻杏: 聚变反应: 除了重原子核铀235、钚239等的裂变能释放核能外,还有另一种核反应,即轻原子核(氘和氚)结合成较重的原子核(氦)时也能放出巨大能量.核聚变的原理是:在标准的地面温度下,物质的原子核彼此靠近的程度只能达到原子...
唐河县13247455627: 请问核聚变和核裂变各自的原理是什么?它们两者之间有什么区别 - ?
犹真麻杏: 要说原理,其实都是核反应.核反应有什么原理呢?就和化学反应一样,核反应是物质原子核在彼此接近到一定距离(1fm,百万亿分之一米的数量级)的时候,核力作用导致组成原子核的核子(质子与中子)重排,从而生成新的元素,新的物...