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已故中科院院士、著名核物理學(xué)家王淦昌在“21世紀(jì)主要能源展望”的報告中說,目前化石燃料在能源消耗中的比重仍占絕對優(yōu)勢,但是,此類能源資源有限,污染環(huán)境,有溫室效應(yīng),因此尋找新的、干凈的、安全的理想新能源,成為當(dāng)代科學(xué)技術(shù)要解決的重要課題.他說,在新能源開發(fā)中比較現(xiàn)實的是核能,它將逐漸發(fā)展成為新世紀(jì)的一種主要能源.他同時預(yù)測:21世紀(jì)中后期,核聚變能可能成為核能新秀.
理論和實踐都證明,輕核聚變比重核裂變釋放出的能量要大得多.利用核裂變,人們已經(jīng)制造出了原子彈,并且通過反應(yīng)堆加以人工控制,使其按照人們的需要有序地進(jìn)行,成功地將核裂變釋放出的巨大能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔,這就是原子能發(fā)電.利用核聚變,人們已經(jīng)制造出了比原子彈威力更大的氫彈,氫彈是無控核聚變.要使核聚變釋放出的巨大的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽磳崿F(xiàn)核聚變發(fā)電,也必須對核聚變實行人工控制,使其按照人們的需要有序地進(jìn)行,這就是受控核聚變,自50年代科學(xué)家提出受控核聚變設(shè)想以來,已取得許多重要成果.
受控核聚變比受控核裂變要困難得多,復(fù)雜得多,因為它必須具備以下3個條件:
(1)足夠高的點火溫度,需要幾千萬攝氏度甚至幾億攝氏度的高溫;
(2)反應(yīng)裝置中的氣體密度要很低,相當(dāng)于常溫常壓下氣體密度的幾萬分之一;
(3)充分約束,能量的約束時間要超過1s.目前,激光技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步,使高溫點火問題獲得解決,世界上最大的激光器輸出功率已達(dá)100萬億瓦,足夠點燃核聚變之用.此外,利用超高頻微波加熱法也可達(dá)到點火溫度.
核聚變發(fā)電與核裂變發(fā)電相比,具有許多優(yōu)點,一是聚變能比裂變能要大好多倍,30mg的氘通過聚變反應(yīng)能釋放出相當(dāng)于300公升汽油的能量;二是資源蘊藏豐富,重核裂變使用的主要燃料鈾,目前探明的儲量僅夠使用約100年,而輕核聚變用的燃料是海水中的氘,1L海水可提取30mg氘,相當(dāng)于300L汽油;三是成本低,1kg濃縮鈾的成本約為1.2萬美元,而1kg氘僅需300美元;四是安全可靠,核聚變不產(chǎn)生放射性污染物,萬一發(fā)生事故,反應(yīng)堆會自動冷卻而停止反應(yīng),不會發(fā)生爆炸事故.
1.核聚變能是否符合人類今后的理想能源的條件?為什么?
2.面對人類社會的可持續(xù)發(fā)展我們中學(xué)生如何應(yīng)對?
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