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氦聚变

2024-04-02 00:01| 来源: 网络整理| 查看: 265

  氦3是氦的同位素,含有两个质子和一个中子。氦3原本大量存在于太阳喷射出来的高能粒子流——太阳风中。只要温度足够高,任何两种比铁轻的原子之间都可以发生聚变反应,其中又以氢-3和氢-2 之间的聚变需要的条件最低,只需要数千万度的温度,但是氢-3是半衰期为12.4年的放射性元素,自然界并不存在氢-3。氦燃烧把3个氦原子核聚合成一个碳原子核。

  氦燃烧把三个氦原子核聚合成一个碳原子核,为28MeV。由此生成的碳原子核又可吸收一个氦原子核,生成氧原子核。氧原子核还可吸收一个氦原子核,生成氖原子核,不过发生这一反应的概率很低。至于氖原子核进一步吸收氦原子核的概率就更低了,可以忽略不计。恒星的氦燃烧速度比氢燃烧快得多,是氢的11—14倍。对于太阳,氦燃烧阶段只能持续大约10亿年。而极少数情况下会依次有铍元素、硼元素、碳元素、氮元素等生成,直至铁元素生成,聚变反应便彻底停止。

  氦3最吸引人类的就是它作为能源材料的优秀“潜质”。氘和氦3可以进行核聚变,这种聚变不产生中子,所以放射性小,而且反应过程易于控制,可算是既无污染又安全。氦3不仅可用于地面核电站,而且特别适合作为火箭和飞船的燃料,用于宇宙航行。从月球土壤中每提取一吨氦3,可得到6300吨氢、70吨氮和1600吨碳。

  1吨的氦3,足以保证一个功率1000万千瓦的发电机组工作1年。每燃烧1公斤氦3就可产生19兆瓦的能量,足够供莫斯科市照明用6年多。一个百万千瓦的火力发电站,每年消耗的煤是210万吨;如果这个发电厂是裂变核电站,它需要30吨的核燃料。可如果它是核聚变发电厂,燃料只需要600公斤。

  据专家计算,如果采用氦3核聚变发电,美国年发电总量仅需消耗25吨氦3;中国1992年的年发电总量只需8吨氦3,全世界一年有100吨氦3就够了。以全球电价和空间运输成本算,1吨氦3的价值约40亿美元,而且随着空间技术发展,空间运输成本肯定将大大下降。法国科学家宣布,2030年,利用氦3进行核聚变发电将实现商业化。据估算,月球上有300万到500万吨的氦3储量,能够支持地球7000年的电量!

  相比正加速发展的利用氘和氚反应的热核聚变装置来说,用氦-3来进行核聚变反应具有比用氚作燃料有



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