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核裂变和核聚变,是人类使用核能的两种方式,目前的核电站,都是使用核裂变技术进行发电。
核裂变技术,也就是重的原子核,分裂成两个或多个质量更小的原子,这个过程就会释放出能量。
核电站使用的往往是铀裂变,利用中子撞击铀原子,让铀原子释放出中子,进而撞击到其他原子,从而形成连锁反应,释放出巨大的能量。
核裂变技术和核聚变技术:
核裂变和核聚变是两个相反的技术,核裂变是由重的原子裂变成质量更小的原子,而核聚变,则是由质量较小的原子,聚合成更重的原子,随着原子核的变化,能量也会随之释放。
核裂变技术的可控性更加简单,由于高质量元素本身带有半衰期,核电站只需要适当施加外力,就可以逐渐形成核裂变,从而产生能量,核电站也已经普及到很多地方。
但是核裂变技术,需要使用较重的原子作为燃料,这些燃料往往带有放射性,因此核电站虽然可以产生巨大的能量,燃料堆却存在巨大的风险。
核聚变技术,同样可以产生巨大的能量,但是核聚变需要超高温、超高压的状态才能产生,虽然中国、韩国等国家的核聚变实验都取得了突破,但是目前人类尚未实现可控核聚变。
核聚变需要的燃料是氢或者其他轻核,这在地球上是取之不尽用之不竭的资源,使用海水,就可以为核聚变提供充足的能源。
但是核聚变需要巨大的压力和超高的温度才能实现,太阳本身具有较大的压力,内部温度较高,因此可以直接产生氢氦核聚变,核聚变技术也就是模仿太阳内部的核能反应,因此核聚变技术也被称为“人造太阳”。
核聚变反应运行时间,进入20秒:
可控核聚变,是人类寻找清洁能源的重要方式,但是在地球上,很难创造出类似太阳的内部高压,因此科学家只能通过提升温度,实现超高温,实现核聚变反应。
核聚变目前的反应温度,基本控制在1亿摄氏度,如此高的温度,无法利用物体承载,因此核聚变反应,都是利用等离子体进行实验,利用磁场进行约束。
中国东方超环,一直是核聚变反应的重要领军者,1亿摄氏度的10秒运行时间,长期保持着世界纪录,但是在2021年末,韩国核聚变研究中心宣布,韩国等离子体1亿摄氏度运行了20秒,从而打破了纪录。
虽然核聚变反应的时间一直在不断增加,但是想要实现可控核聚变,依旧缺少关键性的突破。
如果未来人类能够实现可控核聚变,就可以逐渐摆脱对化石燃料的依赖,核聚变的燃料十分清洁,也只会产出更重的元素。
太阳的核聚变反应,最多会产生铁元素,人类的人造太阳,也可以适可而止,从而实现全过程都非常清洁的巨大能源站。
总结:
核裂变技术是我们经常听到的核电站技术,通过核裂变,释放出巨大的能量,但核裂变的燃料,具有较强的放射性。
核聚变技术,则是目前正在研究的“人造太阳”,模仿太阳的反应,为人类提供清洁、充足能源。