漫话核聚变能（1）
胡经国
一、核聚变能概述
核聚变，是指由质量小的原子，主要是指氘或氚，在一定条件下（如超高温和高压），发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子核，同时伴随着巨大能量释放的一种核反应形式。
在原子核中蕴藏着巨大的能量。原子核的变化（从一种原子核变化为另外一种原子核）往往伴随着能量——核能的释放。
核能分为核裂变能与核聚变能（Nuclear Fusion Energy）。核裂变能已经被人类加以利用用来发电，建设核电站发电。但是，裂变堆的核燃料资源（铀矿等）极为有限，不仅产生强大的辐射，伤害人体，而且放射性核废料的处理也一直是让人头疼的难题。与之相比，核聚变辐射极少，而且核聚变燃料可以说是取之不尽、用之不竭。
核聚变能是新能源，但是核裂变能不是新能源。
下图为核聚变能概述图（图源：网络）。
核聚变能基本信息如下：
中文名：核聚变能
外文名：Nuclear Fusion Energy
优点：核聚变辐射极少，核聚变燃料资源储量丰富
核聚变燃料：为从海水中提炼的氢的同位素氘
二、核聚变能简介
核聚变反应燃料是从海水中提炼的氢的同位素氘。每1升海水中所蕴含的氘如果提取出来，发生完全的核聚变反应，能释放出相当于300升汽油燃烧时所释放的能量。以此推算，根据目前世界能源消耗水平和海水存量，核聚变能可供人类使用数亿年，甚至数十亿年。
1991年11月9日，欧洲的科学家在英国首次成功地进行了实验室里的受控热核聚变反应试验，从而揭开了核聚变能利用的序幕。
核能，是指由原子核的链式反应所产生的能量。它有两种来源：一种是由重原子核裂变释放出来的核裂变能；一种是由轻原子核聚变释放出来的核聚变能。
核聚变，是指两个或两个以上的较轻原子核（如氢的两种同位素氘和氚）在超高温等特定条件下，聚合成一个较重的原子核，同时释放出巨大能量的核反应过程。由于这种核反应必须在极高的温度下才能进行，因而又叫做热核聚变反应。
据计算。每千克核燃料完全裂变可以放出93.6万亿焦的热量，相当于3200吨标准煤燃烧释放出的热量。而每千克热核聚变燃料发生聚变释放出的热量是核裂变所释放能量的4倍。可见，核聚变能是一种崭新的巨大能源。
三、核聚变原理
核聚变能是模仿太阳释放能量发光发热的原理，使两个较轻的原子核聚合成一个较重的原子核同时释放巨大能量。
1952年，世界第一颗氢弹爆炸之后，人类实现核聚变反应成为现实，但是那只是“不可控制的瞬间爆炸”。
核聚变能试验装置实际上就是要在磁容器中对氢的同位素氘和氚所发生的核聚变反应进行控制，已实现受（可）控核聚变。
四、核聚变反应
1、核聚变反应及其燃料
核聚变反应，是指在高温条件下，两个轻核以极高的热速度相互碰撞聚合发生核聚变，形成一个较重的原子核，同时释放出巨大发的能量。由于必须在极高的压力、温度条件下，轻核才有足够的动能去克服静电斥力而发生持续的聚变，因而聚变反应又称为“热核聚变反应”或“热核反应”。
核聚变的燃料主要是氢、氘和氚。氘、氚都是氢的同位素。核聚变是取得核能的重要途径之一。利用核聚变原理制造出来的氢弹，是靠先爆发一颗核裂变原子弹而产生的高热，来触发核聚变起燃器，使氢弹得以爆炸。
2、实现可控核聚变的条件
实现可控核聚变的条件更加苛刻。当两个带正电的原子核相互接近时，它们会互相排斥；只有使用更大的力才能使两者互相接近而发生聚合。可控核聚变也是这样，由于所有的原子核都带正电，当两个原子核越接近时，其静电斥力越大。为了使两个原子核发生聚变反应，必须使两个原子核的一方或双方有足够的能量，以克服它们之间的静电斥力。而核子之间的吸引力——核力是“短程力”，只有当两个原子核相互接近达到大约万亿分之三毫米时，核力才能起作用。这时，由于核力大于静电斥力，因而使两个原子核聚合到一起，同时释放出巨大的能量。
五、核聚变能安全性
核聚变能安全性在于：
⑴、核聚变不会产生任何放射性废料，没有废料难解决的技术与政治问题；
⑵、只要减少电浆密度或氘氚供给，核聚变反应可以随时终止，其可控制性比现行核分裂反应好；
⑶、即使发生最糟糕的核聚变灾变，也不至于对电厂周围的居民产生重大的危害；
⑷、核聚变发电厂运转所造成的低放射性结构材料并不需要长时间封存，因此将不会对下一代构成负担。
与目前所知的所有能源相比，核聚变产生的能源是最理想的。它不仅燃料资源充足，又不产生温室气体及高放射性核废料，对气候与环境几乎没有影响和冲击，可以大幅地降低环境污染。核聚变能源将取代化石能源，是供给人类洁净能源的最好选项。如果采用核聚变机制的核能发电能够成功，那么将为人类提供取之不尽的洁净能源，可以满足人类的能源需求，可以说是最终解决了人类对永续洁净能源需求的问题。
六、核聚变能发展前景
与传统的化石能源相比，核聚变能具有巨大、清洁和易采集的特点。每1升海水中约含有30毫克氘，通过聚变反应产生的能量相当于300升汽油所具有的热能。地球上仅海水中就含有45万亿吨氘，足够人类使用上百亿年，比太阳的寿命还要长。
由于开发利用核聚变能耗资巨大，技术难度超高，因而世界各国必须携手合作才能取得突破性进展。中国已正式加入由美国、欧洲、日本、韩国和印度等组成的国际合作项目，共同开发“核聚变能反应堆”。这一项目将耗资100亿美元；中国投入价值40亿元人民币的自行研制的设备。
（未完待续）
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