第四章：核聚變高溫等離子體應用-wenkub
2022-10-23 04:34:26 本頁面
【正文】 期 與加拿大合作 ,重水堆 .已并網發(fā) 電 。 目前 ,90% 能源來自石化燃料 ,導致嚴重污染 .如溫室效應 。 定義 ： 核子結合成原子核時要放出一定的能量，原子核分解成核子 （質子或中子）時克服核力要吸收同樣多的能量，這個能量叫 做原子的結合能。 核力只在很小距離內起作用 ,超過距離很快減小到 0 . 質子和中子的半 徑約 １０ ￣１５ 米，每個核子只跟它相鄰的核子間才有核力的作用 。第四章 :核聚變 高溫等離子體應用 核能 氫彈 無控核聚變 受控核反應堆 核聚變優(yōu)點 ,原理 等離子體中的電流 磁控的概念 不穩(wěn)定性 慣性約束的概念 可能性 及世界合作 核能是 20世紀人類的一項偉大發(fā)現(xiàn) . 1938年德國科學家用中子轟擊鈾原子核 ,首先發(fā)現(xiàn)核裂變現(xiàn)象 . 核裂變鏈式反應 : 當中子撞擊鈾原子核 ,一個鈾原子核吸收一個中子 而分裂成兩個較輕的原子核 ,同時發(fā)生質能轉換 ,放出能量 .并產生 23個中子 . 核聚變 :從太陽能源 獲得啟發(fā) .用氫的同位素 :氘和氚的聚合反應 生成氦核并放出一個高能中子 . 質能轉換放出更大能量 . 1919年首先證實了輕元素以足夠大能量碰撞引起核反應現(xiàn)象 . 核能 (原子能 ) :是在原子核發(fā)生變化的過程中釋放出來的能量 . 太陽能 :就是原子核發(fā)生變化 ,在高溫 ,高密度氣體完全電離的等離子體條件下 , 輕 原子核聚合成較重原子核而釋放的能量 ,即 氫原子 =氦原子 .稱為核聚變 . 愛因斯坦的質能守恒公式 (非相對論 ) E = MC178。 結合能： 要把原子核拆散成核子，需要克服核力做功。 核子在結合成原子核時 ,由于有核力的作用 ,必須釋放一定能量 ∴ 原子 核的質量跟組成它的核子的質量比要小一些 . 原子核結合能不組成該原子核的核子數(shù)之比 稱為原子核核子的平均結合能 卲一般說的核能 (原子能 ). 核子 =質子和中子的統(tǒng)稱 . 核子在結合成原子核時 由于有強大的核力作用 ,必須釋放一定能量 ,所以原子核 質量要小一些 . 規(guī)律 :原子核核子的平均結合能隨原子質量數(shù)而變 . 質量數(shù)較小的輕核 (如氫 )及質量數(shù)較大重核 (如鈾 )其核子平均結合能均較小 . .質量數(shù)中等的核子平均結合能大 , 即結合成較中等質量數(shù)的原子核時放出較大能量 . 裂變 將重核裂變?yōu)橘|量數(shù)中等的原子核 . 聚變 將輕核聚變成質量數(shù)較中等的原子核 , 都釋放核能 . 輕核的核子平均結合能更小些 (曲線下降快 ). ∴ 當由輕核聚變成較重原子核時 , 釋放能量更大 . 丌可控核聚變 : 氫彈 20世紀初發(fā)現(xiàn)原子核中蘊藏巨大能量 .第一代 丌可控核聚變 氫彈世紀初發(fā)現(xiàn)原子核中蘊藏巨大能量 第一代核武器 —原子彈 (核裂變鏈式反應 ) 丌可控核聚變 氫彈世紀初發(fā)現(xiàn)原子核中蘊藏巨大能量 第一代核武器 原子彈 核裂變鏈式反應 Pu239,U 235,在熱中子轟擊 下分裂 ,幵放出中子 . 氫彈 :第二代核武器 ,核聚變 ,熱核反應 ,數(shù)千萬度 高溫和超高壓下實現(xiàn) .用小型原子彈引爆 . 氘 ,氚 ,氘化鋰為核裝藥 .單位質量釋放的能 量一般為裂變反應 4倍以上 . 中子打在鋰上會產生氚 ,和氘反應產生氚 和中子 . 氫彈制成說明可以人工產生核聚變 .但丌 可 控 .爆炸釋放能量 .危害人類 ,國際上 現(xiàn)丌再做試驗 . 為何叫氫彈 ? 原子核愈輕 ,所帶電荷愈少 ,產生聚變反應所需能量愈低 ,故采用氫的同位素 . 普通炸藥引爆 ,裝藥為兩塊 ,均小亍 臨界質量 .引爆時 ,被推擠到一起 .大 亍臨界質量 .產生鏈式反應。劇烈天氣變化 ,酸雨 。江蘇連云港田灣 ,雙層殼 ,已商業(yè)運行 。 ? 安全可靠 。?米內 . 反應速率是溫度函數(shù) ,在溫度達數(shù)億度時有最大值 . 勞森判據 : 自行維持反應系統(tǒng)的條件 . 所供能量使燃料達到點火溫度 ,且具有實用性 ,必須使熱核反應放出的能量 至少要和加熱燃料的能量相當 . 為達到這一目的 ,須保證核燃料有足夠的 密度 ,同時 ,由于等離子體不易穩(wěn)定 ,須設法延長等離子體存在時間 . 也就是說 , 密度 n 增加 ,碰撞機會多 ,反應更充分 ,而穩(wěn)定時間長 ,反應才可能充分 . ∴ n(離子數(shù)密度 ) ?(穩(wěn)定時間 ) ≧ 常數(shù) . ? 溫度 ≈１０ ↑ 8 176。 3. 等離子體的不穩(wěn)定性 環(huán)形托卡馬克聚變堆進展 。/r = qV⊥ Bo 沿垂直方向 粒子動能 = 189。 (洛倫茲力 ) 假設一帶正電的粒子以垂直于紙面向里的速度 v進入，在 P1點處，由于 B 的 軸向分量，使帶電粒子作圓周運動。
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