爲什麼泰勒·威爾遜在很早的時候就一個人依靠核武廢料製造了小型核聚變反應堆,但到現在也沒有將其實用化?

張紫煒zz


文中這個小夥確實在2013年火了一把,2013年接受採訪時泰勒·威爾遜表示計劃2年內造出原型,5年內把產品推向市場,今年恰好是2018年。目前還沒聽說過將產品量產推向世界。



威爾遜設計出兩個反應堆概念一個屬於聚變堆,一個是屬於裂變堆。

題主提到的核武器廢料製造的小型反應堆並不是聚變堆,而是一個裂變堆,準確的說是一個模塊化的小型熔鹽堆。


設計的這種小型核反應堆功率為50兆瓦至100兆瓦,足夠10萬戶家庭使用。

這種核反應堆由於使用的是核武器替換下來的核燃料,因此燃料濃縮度在90%以上,其實熔鹽堆的雛形就是來自美國的核動力飛機,功率密度大,雖然堆芯體積不大,但是一次換料可以運行30年。

一回路介質採用熔鹽,因此一回路的壓力可以很低,蒸氣參數就可以達到預定參數,推動汽輪機做功,較低的一回路壓力降低了一回路發生洩露時的事故後果,也降低了一回路發生洩露的危險。

沒有推廣的原因有很多種,比如技術上的不成熟、安全問題、造價原因,但是通過網上上的瞭解,泰勒·威爾遜這個小夥子絕對是提倡節能環保忠實擁護者。對於產品的發明的成本控制的非常好,造價的方面的原因應該不大,主要是前兩者的問題,畢竟高濃縮的鈾對於世界核安全的威脅是很大的。

至於聚變堆,目前只是一個設計概念,目前各研究單位推出的聚變“小太陽”都是輸入能量大於輸入能量,離實際使用差的很遠。

下圖為聚變概念堆


五月21號


這是不可能的,一定是謠言。

核聚變需要用輕元素,也就是氫的同位素氘和氚,原子量是2和3,現在氚一般是用鋰來現場製作,鋰的原子量是6。

裂變是用超重元素,現在一般是用鈾235,(或者鈈239),將它打碎,產生能量釋放,而鈾235打碎,也是100左右的原子量吧?也就是核廢料裡沒有氘和氚。

製造這樣謠言的人,沒有基本的核反應知識,他不知道為何有核裂變,又有核聚變。


一,原理

氫元素聚會成重元素,可以釋放原子核的勢能,這就是核聚變反應,太陽裡就只進行著這種反應。氫聚變成氦,釋放能量;氦聚變成碳和氧,又釋放了能量;……,最後,聚變成鐵元素。每次聚變都釋放能量,只是隨著原子量增加,釋放的勢能越來越少,到了鐵元素以後,聚變不會釋放勢能,反而要吸收能量。要聚合的元素原子量比鐵越大,要吸收的能量越高。

看下圖,曲線的起點是氫,頂點是鐵,最右端是鈾。這裡質子數,不是單指質子,也包括中子。

如果有超重元素,比如鈾,當它被打開成兩個元素時,聚合吸收的能量就釋放了出來。一般恆星燃燒是很難有超鐵元素產生的,超鐵元素是恆星滅亡時因內核快速消耗能量,迅速塌縮,造成外層元素跌落到內核,在強烈的撞擊下飛濺出來,這時有一些超鐵元素產生,甚至是超重的鈾元素。這些元素是吸收了撞擊的能量聚合而成的。


二,兩種核能利用的反應堆

核裂變的反應堆,是利用了放射性元素釋放的中子射線打碎鈾元素,而放射性元素容易找,鈾元素本身也有放射性,所以裂變反應堆是將這些東西封閉在一起即可。

核聚變的反應,則是將輕元素高速對撞,讓它克服彼此間的電荷斥力,所以要用高溫,溫度是1.5~2億°C,在高溫下,原子高速亂撞,總有一些會撞擊力足夠而發生聚變。所以核聚變的反應堆,與裂變比,原理、構造完全不同,難度也大大提高。

目前的核聚變反應堆,一種是用強磁場約束氘氣體,然後加熱到高溫,這叫

託卡馬克裝置。

另一種是慣性約束聚變,利用強激光四面八方聚焦轟擊一個懸浮的燃料球,達到局部高溫高壓引發核聚變。

這兩種裝置我國都有,世界上有這樣的裝置的也沒幾個國家。前一種是:美國、歐盟、中國,俄羅斯,日本,印度參與了歐盟的計劃,但自己國內沒有裝置;後一種是:美國、中國、法國。


三,我國的核聚變裝置

中國超導託卡馬克裝置2017年7月穩態運行時間超過100秒,

我國的慣性約束聚變裝置,2015年圖片


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