浅谈核聚变能源_未来的清洁能源.pdf

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1、中国西部科技2012年03月第11卷第03期总第272期55浅谈核聚变能源——未来的清洁能源房俊文（德阳市第六中学，四川德阳618000）摘要：随着全球化石能源的不断消耗以及全球气候变化带来的系列问题日益受到国际社会的普遍关注，清洁能源的研发正在成为人类未来发展的焦点。基于核聚变能源的环境友好特性及其相关资源的可获得性，它有望成为未来清洁能源发展的关键选择。本文概述了核聚变能源的发展现状，展望了未来的发展前景。关键词：核聚变；能源；清洁能源DOI：10.3969/j.issn.1671-6396.2012.03.0261前言年，煤的储量约可维持两百二十年。几十年来，人类为解

2、决以人类目前能源的消耗速度，据预测30～50年后将发能源危机，投入了大量的人力与财力以寻求新的替代能源，生全球性能源短缺。氘与氚的核聚变能源不仅燃料充足，而特别是对再生能源（风力发电、太阳能、水力发电、地热发且不会产生二氧化碳温室气体及高放射性核废料，是环境友电、海浪发电、潮汐发电及生质能源等）的研发。其中水力好型的永续能源，极有可能成为解决能源短缺的最终方案。能源的使用在发达国家已达极限。地热发电、海浪发电、潮在核聚变反应中，2万电子伏特能量的氘与氚可以核聚变产汐发电等仅在有限的范围很小的区域有一定发展潜力。生14.1百万电子伏特能量的中子与3.5百万电子伏特能量生质能源

3、则需要大量的土地。太阳能与风力被视作最清的阿尔发粒子，其能量增益为450倍。1g的氘氚核聚变反洁安全的能量来源。但只有地面的风力发电可以在极特殊条应所释放的能量相当于约9000L的汽油。目前，核聚变反应件下达到经济规模。如果太阳能的发电成本可以降低，则在在技术上的挑战主要为：（1）核聚变产生的功率必须大于使阳光充足的区域便有发展潜力。但如同生质能源一样，发展氘氚燃料维持在高温所需的输入能量功率；（2）反应器的机太阳能也需要大片的土地。因此直到现在，太阳能与风能的械结构必须抵挡得住电浆的轰击与14.1百万电子伏特能量发电功率离实际需要仍有相当大的距离。没有价廉且大量电中子的辐

4、射损害。目前使用强大磁场来控制氘氚核聚变反应力的储存技术，电力供给不稳定的再生能源将受到限制而无的托克马克反应器已能达到输出能量等于输入能量。但是要法满足世界的能源所需。因此，不受天候影响而且具有稳定建造能够大量发电的磁控核聚变发电厂仍有许多科学与工能源供给能力者将成为主要的能源供给来源。程技术的问题亟待解决。因而，为解决紧迫的能源问题，核能的使用成为最终的2世界能源供给与需求可能选择方案，目前已有不少核能发电厂提供生活所需的电发展中与不发达国家的人口成长与个人经济能力的提力，但由于它们采用核分裂的机制，在反应过程中会产生严升是未来50年能源需求巨大成长的主要原因。根据美国

5、人重污染环境的核废料，也因此引起许多的环保问题。而且核口调查局的数据，2008年世界人口约为67亿。该局最近的分裂的铀-235燃料的储量只能再维持大约一百年。因此尽快预测显示，尽管人口成长趋缓，但21世纪人口成长将持续开发友善环境的核聚变能源是非常急迫的。[1]下去，世界人口总数预计在2050年将达到100亿。发展3核聚变能源中与不发达国家的人口成长预测将从目前的40亿增加到核聚变反应是恒星发光发热的能量来源。其能量产生的2050年的80亿以上，并且构成约全世界百分之九十的人口方式，是经由重力将氢原子压缩加热成为高密度高温度的电[2]数。浆状态，并进行核聚变反应以释放能量。

6、在核聚变反应过程目前发展中与不发达国家的每人平均能源消耗量仅为中，一部分氢核子质量转换为能量。但是，利用氢核子的同西欧或者日本的六分之一。如果考虑到2050年时，发展中位素氘与氚的核聚变才是最容易实现的核聚变反应。目前，与不发达国家每人平均的能源消耗增加一倍的话，加上人口如何控制高温状态下，氘和氚的混合气体形成的电浆的温度的成长，未来50年世界能源需求之成长将增加两、三倍。以实现最佳的核聚变反应速率，是相当关键的技术。若再考虑发达国家的经济成长因素，确切的能源需求预期还核聚变的氘和氚燃料很容易取得，氘可以从海水提炼，会大得多。技术上能源使用效率无疑会继续提升，但与前述在水中

7、每7000个氢元素就有一个氘同位素，而氘的提炼成世界能源需求的成长因素相比起来仍然微不足道。本低廉。每一公升的海水中含有30mg的氘，而30mg的氘2004年超过80%的世界能源使用来自化石能源。根据经核聚变产生的能量相当于300L汽油。虽然由于氚具有13人类的能源使用速率，化石能源即将耗尽，全球石油的储量年的半衰期，它不存在于自然界中，但可以从锂元素中提炼。只能再维持大约三十年，天然气的储量只能再维持大约六十每一个氘氚核聚变产生的中子可以在反应器中碰撞锂56能源环保滋生围包层，产生一个氚原子。只需要1t的氘和10