阿尔法粒子融合到氧核是核聚变吗？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2022-05-06 17:52 标签： 核裂变核聚变都是放热吗

我国的东方超环（EAST）是研究可控核聚变反应的超大型科学实验装置．装置中的中性化室将加速到很高能量的离子束变成中性粒子束，注入到发生聚变反应的等离子体中，将等离子体加热到发生聚变反应所需点火温度．没有被中性化的高能带电离子对实验装置有很大的破坏作用，因此需要利用“剩余离子偏转系统”将所有带电离子从粒子束剥离出来．剩余离子电偏转系统的原理如图所示，让混合粒子束经过偏转电场，未被中性化的带电离子发生偏转被极板吞噬，中性粒子继续沿原有方向运动被注入到等离子体中．若粒子束中的带电离子主要由动能为的三种正离子组成．所有离子的电荷量均为q，质量均为m，两极板间电压为U，间距为d。
（1）若离子的动能由电场加速获得，其初动能为0，求加速电压；
（2）要使三种带电离子都被极板吞噬，求：
a．离子在电场中运动的最长时间；
b．偏转极板的最短长度。

【推荐1】图中装置由“加速器”和“平移器”组成，平移器由两对水平放置、相距为l的相同平行金属板构成，极板长度为l、间距为d，两对极板间偏转电压大小相等、电场方向相反.初速度为零的质量为m、电荷量为+q的粒子经加速电压加速后，水平射入偏转电压为的平移器，最终水平打在A点，不考虑粒子受到的重力。
（1）求粒子射出加速器时的速度大小和射出平移器后的速度大小；
（2）求粒子经过平移器过程中在竖直方向发生的位移y。

【推荐2】如图有一长为2d、宽为d的平行板电容器，上下两板分别与直流电源负极和正极相连。现有一排均匀分布带电荷量为、质量为m的离子，以相同的初速度（大小未知）由平行板的左侧水平射入板间，带负电的离子碰到下面板后被收集。调整两板所加的电压可以改变收集效率，已知两板间所加的电压为时为25%（即离下板0.25d范围内的离子能够碰到下板被收集），不考虑离子的重力及离子之间的相互作用。
（1）求离子初速度的大小；
（2）离子初速度不变，欲让集效率变为50%时，两板所加的电压U；
（3）在第（2）问的条件下，为让从平行金属板右侧射出的离子经磁场偏转后能全部回到板间继续收集，在紧邻金属板（右侧）加垂直纸面向外的矩形匀强磁场B，求B大小的最小值及对应所加矩形磁场的最小面积。

【推荐3】如下图所示，在平面的区域Ⅰ内存在匀强磁场，磁场方向垂直于平面向里，磁感应强度为B；在区域Ⅱ和区域Ⅲ内存在匀强电场，电场方向平行于y轴向上，区域Ⅱ宽度与长度相等且同时存在大小方向未知的匀强磁场。一个质量为m、电量为的带电粒子从A孔以初速度垂直于x轴进入磁场中，并从C孔垂直于y轴射出磁场进入区域Ⅱ后沿x轴正方向做直线运动，最后打在x轴上D点，。若已知m、q、、B，不计粒子重力，试求：
（1）粒子从A点运动到D处所需时间；
（2）区域Ⅱ中磁感应强度的大小及方向；
（3）粒子抵达D时的动能。

[摘要]太阳能量源于核聚变，如果人类能够找到合理利用这种能源的方式，便可改变整个世界。

核聚变被很多人视作清洁能源领域的圣杯——在他们看来，只要能够找到合理利用这种能源的方式，便可改变整个世界。太阳的能量同样源于核聚变，所以想要降服它绝非易事。必须生成和包含超热等离子，使得两个氢原子可以组成氦，同时释放巨大的能量。

磁场是制作成功的核聚变反应堆的关键所在，因为必须在设备的反应堆芯里用磁场来约束热量和原子粒子。这也正是我们将注意力转向麻省理工学院的原因，在那里，美国能源部和国家基金会支持的研究人员提出了一项需要耗资数十亿美元的方案，希望设计一种实用的紧凑型核聚变反应堆，其中包含了一些令人印象深刻的新型磁场技术。

他们的理念是使用在市场上可以买到的超导体——稀土钡铜氧化物(REBCO)超导带——来制作超强磁场线圈。这些超导带比以往的铜导线小得多，因此完全可以设计一种体积更小、价格更低的反应堆。当冷却到液氮的温度时，这种超导带便可传输与体积更大的铜导线一样大的电流。

图注：新型ARC(平价、坚固、紧凑)反应堆的剖面图。

新的磁场技术可以造出比之前的设计体积更小、价格更低的反应堆，但却能提供同样的发电功率。(图片来源：麻省理工学院ARC团队)

事实证明，可收集的核聚变能量增加的倍数是磁场强度增加倍数的4次方。所以，磁场扩大到原先的2倍，核聚变产生的能量就扩大为原先的16倍。虽然还没有使用超导体，但却已经足够强大，可以在当今的超导技术的基础上将聚变提升约10倍。

另外，新的超导磁体可以让反应堆实现可持续运作，实现稳定的电力输出。而当今的反应堆一次只能运行几秒钟，避免铜线过热。

任何聚变反应堆的目标都是实现电力输出大于电力消耗，否则还有什么意义？麻省理工学院的反应堆最终输出的电力达到其消耗电力的5至6倍。麻省理工学院的科学家表示，实际发电功率约为190兆瓦。倘若果真如此，就将成为一项了不起的突破。不过，根据一些人的估计，在可预见的未来，用核聚变反应堆捕捉这些能量所花费的成本，仍然达到相同规模风力发电设备的10倍以上。一台紧凑型反应堆足够供应约10万人的用电量，首次将真正的“太阳能”引入普通人的生活。

【美国The Next Web作品的中文相关权益归腾讯公司独家所有。未经授权，不得转载、摘编等。】

您认为这篇文章与"新一网（08008.HK）"相关度高吗？

我要回帖

更多关于 核裂变核聚变都是放热吗 的文章

 

随机推荐