人类生存发展与和科学期中论文.doc

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1、核聚变能及其利用与前景院系：化学与分子工程学院姓名：张飞学号：13000118474）原理:rD+D-^He+n+321MeVD+HeTHe+〃+18.35A/^V<>D++〃+4.03MW总反应》6DT2He+2p+2n+43.24MeVD+T++17.59MW当两个原子高速运动时，在高温高压的条件下发生碰撞，核力克服排斥力，融合为一个原子时（即聚变）由于质量亏损，由爱因斯坦质能方程可知会放出巨大的能量。“烧掉6个気核共放出43.24MeV能量，相当于每核子平均放出3.6MeV能量，它是铀裂变反应中每核子均放出能量（0.85MeV）的4倍。宇宙中的太阳及恒星无时

2、无刻都在发生聚变反应，如太阳聚变能的一万亿分之五照射到了地球上，这些能量却为全世界目前使用的所有能源的10万倍。i.D・T聚变型，期间放能ii.质子■质子型（Mv二太阳）iii.炭氮氧循环型（M＞太阳）2）背景：当今世界人口问题，能源问题日益严峻。虽然核裂变发电已经在多个国家实现，但天然铀中铀・235只含有0.7%,铀源会越来越少，而聚变反应能够放出更多的能量，同时聚变的燃料気大量存在于海水中（每升海水中的気聚变能相当于300升汽油燃烧能）按目前的能源消耗计算，海水中気的聚变能可以用几百亿年。因此核聚变能是一种取之无尽用之不竭的新能源。3）实现核聚变的条件：首先要

3、提供足够高的温度，让让原子核与电子分开形成等离子态，应为核力是一种很强大的力，但核力只限于10A（-10）—10A（-13）m左右才，所以必须让两原子足够接近，核力才发挥作用，但当质子与中子足够近时同时有斥力存在，此时要克服斥力必须控制等离子体的温度，压强和封闭时间。由于提高物质的温度可以使原子核剧烈转动，因此温度升高，密度变大，封闭的时间越长，彼此接近的机会越大。4）实现可控核聚变的途径：i.惯性约束与激光核聚变：将氛■氟制成小靶丸（d-1mm）,用强激光束照射靶丸表面使其蒸发，此时会向外喷射燃料，向内会有反冲作用，产生高热的同时也产生高压，实现聚变反应。但由于

4、外表面燃烧造成的形变会使持续放能的效率大大降低，于今年2月14日，美科学家在这一方面取得了重大进展，首次实现了能量的“盈余”，他们的做法是：将极少量的氢同位素核燃料，均匀裹在一个直径2毫米的球状颗粒上，核燃料的厚度仅相当于一根头发丝，然后将小球装入一个微型“胶囊”中，研究人员就在于再利用激光照射，使其内部发生剧烈爆炸。此实验取得这一新进展的关更加精准控制了核燃料在球状颗粒表层的铺设，使核聚变中产生的氧原子核，可将能量再次转移至核燃料中，引发进一步的聚变。ii.磁约束（托卡马尔聚变装置）：由于处于高温的等离子体（一亿度左右）会向周围发散，在太阳上有强大的引力约束，但

5、在地球上没有具体的物质来约束这些高温的等离子体，但磁场作为一种特殊的物质，熔点很高可以将等离子体约束在有限的体积内，以提高维持时间。（如下图）bl坏形轴线00,图4transformercore外面缠绕的线圈产生沿环路的磁场，等离子体沿磁力线做半径微小的螺旋运动，洛伦兹力提供向心力，直到粒子发生碰撞离开各自串绕的磁力线。同时等离子体环绕运动相当于环路电流产生新的且与感应磁场方向基本相反的磁场。平衡压强，达到约束等离子体的目的。5）展望及个人观点：目前人类已经实现了不可控核聚变反应，即氢弹。但我们需要的是能被人类有效利用的，所以实现可控核聚变是解决能源问题的关键。目

6、前正在进行的核聚变实验大多都是投入能量大于产生能量，而且产生的能量转化为可供人类使用的能源时存在一定的损失，呈现负效益，在投入了大量人力、物力及财力同时，就有人质疑人类在核聚变上如此付出的正确与否。但作为一名相信科学的人，我相信在不久的将来，随着科学技术的发展及科学工作者的努力与创新，可控核聚变一定可以实现。参考资料：课本（P48-P52）以及网上的信息。