如果核装置改用氦3作燃料,能否实现可控核聚变?

用户6534293489481


核聚变反应是这个宇宙最常见的释放能量的方式,太阳和所有的恒星都是用这种方式释放着光和热。人类也用这种方式制造出威力巨大的氢弹。

核聚变反应威力是巨大的,在太阳核心中进行的核聚变反应,每秒中能释放出相当于9.2×10∧16吨TNT炸药释放的能量,相当于18.4亿颗人类制造的威力最大的氢弹“沙皇”同时爆炸。

如何让核聚变反应成为人类可以控制可靠能源,一直是科学家们想做到的。核聚变反应需要极高的温度和压力才能达成。氢弹就是利用一颗小型原子弹的爆炸产生的高温、高压使得氘和氚发生核聚变反应的。

图:氢弹结构示意图

然而,氘和氚的核聚变反应需求的条件是最低的,所以,人类目前在做的第一代核聚变反应堆使用的核聚变材料是氘和氚。氘在海水中的含量比较丰富,足够人类按目前的能源需求量使用上百亿年。氚的半衰期比较短,只有12.43年,也就是说,每过12.43年它就会有一半衰变成氦3,所以自然界中储量极其稀少。但可以通过中子轰击锂人工合成。目前合成的成本很高,每克高达数万美元,主要用于军事目的。

氦3也是一种核聚变材料,它进行核聚变反应不会产生危险的自由中子,不会产生核辐射。使用它作为核聚变材料的反应堆可以不用厚重的防护层,可以实现小型化。但是它发生核聚变反应的条件比氘-氚核聚变高,是目前还不能做到的。即便是氘-氚核聚变都还没有实现。

氦3在地球上的储存量极其稀少,但在月球上储量估计达到了上百万吨。这也是人类探索月球、建立月球基地的动力之一。


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