有關(guān)熱核反應(yīng)的相關(guān)知識(shí)

1、.有關(guān)熱核反響的相關(guān)知識(shí)用人為的方法控制的熱核反響，它是目前各國(guó)科學(xué)家研究的前沿尖端課題它比產(chǎn)生爆炸式的熱核反響要復(fù)雜得多，困難得多它必須具備下述一些條件：幾千萬(wàn)度以上的高溫，在這個(gè)溫度下等離子氣體中的部分原子核可能進(jìn)展聚變反響，溫度越高聚變反響進(jìn)展得越快充分約束即把高溫下的等離子體約束在一定區(qū)域內(nèi)，保持足夠的時(shí)間，使其充分聚變相當(dāng)?shù)偷拿芏雀邷叵碌牡入x子氣體具有很高的壓強(qiáng)，因此要把容器內(nèi)的氣體抽到相當(dāng)真空，使單位體積內(nèi)的粒子數(shù)不能超過(guò)10的15次方個(gè)，相當(dāng)于常溫下氣體密度的幾萬(wàn)分之一保證自持處于高溫下的等離子體的不穩(wěn)定性，使它只能被約束一個(gè)很短的時(shí)間為了使足夠數(shù)量的等離子氣體發(fā)生聚變反響，并能

2、自持下去，就必須對(duì)參與反響時(shí)的等離子氣體的密度和實(shí)現(xiàn)對(duì)它可靠的約束時(shí)間之間有一個(gè)要求，即勞遜條件這個(gè)條件單就時(shí)間而言氘氘反響至少為10s，氘氚反響僅需0.1s盡管如此，由于受控?zé)岷朔错懙恼T人前景，各國(guó)科學(xué)家們?nèi)栽趫?jiān)持不懈地努力探究，改進(jìn)裝置典型的有歐洲的托卡馬克；準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)環(huán)形磁場(chǎng)受控?zé)岷搜b置在高溫下使輕元素的原子核發(fā)生可控制的聚變反響而形成重元素原子核的過(guò)程。熱核反響過(guò)程中放出大量核能，這是太陽(yáng)、恒星和氫彈的能量來(lái)源。受控?zé)岷朔错懺诳煽刂频臈l件下進(jìn)展，反響過(guò)程不象氫彈那樣猛烈，釋放出來(lái)的能量可以轉(zhuǎn)換為電能。海水中含有大量的氘氫的同位素，可作為熱核反響的燃料，假如受控?zé)岷朔错懸坏?shí)現(xiàn)，將使人類(lèi)獲得

3、一種幾乎取之不盡的能源。受控?zé)岷朔错憦?0世紀(jì)50年代初開(kāi)場(chǎng)研究，獲得了很大的進(jìn)展，但仍停留在實(shí)驗(yàn)室研究階段。不過(guò)這方面的研究工作已經(jīng)有力地推動(dòng)了磁流體力學(xué)和等離子體動(dòng)力學(xué)的開(kāi)展。受控?zé)岷朔错憲l件受控?zé)岷朔错懷芯康牡谝徊绞菍?shí)現(xiàn)點(diǎn)火。所謂點(diǎn)火是指聚變產(chǎn)生的功率等于等離子體輻射損失的功率，這是受控?zé)岷朔错憣?shí)際進(jìn)展時(shí)的最低要求。J.D.勞孫給出的判據(jù)勞孫判據(jù)為:對(duì)氘-氘反響,kg2溫度高于2億開(kāi),10秒/厘米；對(duì)氘-氚反響，溫度高于5000萬(wàn)開(kāi),kg210秒/厘米；其中為每立方厘米等離子體中所含原子核的個(gè)數(shù)；kg2為等離子體能量約束時(shí)間。換句話說(shuō)，點(diǎn)火條件是把等離子體加熱到5000萬(wàn)開(kāi)至2億開(kāi)的高溫

4、,并使一定密度的等離子體維持足夠長(zhǎng)的時(shí)間。受控?zé)岷朔错懙倪@一步，目前尚未完全到達(dá)。受控?zé)岷朔错憣?shí)驗(yàn)裝置產(chǎn)生受控?zé)岷朔错懙膶?shí)驗(yàn)裝置有兩大類(lèi)：慣性約束裝置不用特殊方法維持或約束等離子體的裝置。用激光束或電子束、離子束等照射固態(tài)氘或其他燃料制成的小球靶，在對(duì)稱(chēng)激光束的輻射下，小球靶向中心爆聚。當(dāng)小球靶的溫度高于一億開(kāi)，密度比固體高幾千倍以上時(shí),就會(huì)產(chǎn)生受控?zé)岷朔错?。本質(zhì)上,這種熱核反響就相當(dāng)于微型氫彈爆炸，而“慣性約束就意味著不約束。慣性約束涉及很多等離子體動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，如激波加熱問(wèn)題。在爆聚過(guò)程中，假如只有單個(gè)激波，最大壓縮時(shí)的密度只能增加3倍;假如對(duì)激光束的輸出功率進(jìn)展調(diào)制，使等離子體產(chǎn)生一系列激

5、波，并在所要求的時(shí)間內(nèi)同時(shí)收縮到中心靶心，那么可使密度增大1000倍。要到達(dá)這種效果，大約需要7個(gè)激波。這樣的時(shí)間控制,已在實(shí)驗(yàn)室中實(shí)現(xiàn)。慣性約束中的等離子體穩(wěn)定性問(wèn)題也是等離子體動(dòng)力學(xué)研究的問(wèn)題之一。由于爆聚過(guò)程相當(dāng)于輕流體驅(qū)動(dòng)重流體作加速運(yùn)動(dòng),會(huì)產(chǎn)生瑞利-泰勒不穩(wěn)定性見(jiàn)磁流體力學(xué)穩(wěn)定性。其后果不僅使爆聚失去對(duì)稱(chēng)性，影響壓縮比，而且會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈混合，降低燃燒率。這是實(shí)現(xiàn)激光核聚變的主要障礙之一。磁約束裝置用強(qiáng)磁場(chǎng)使高溫等離子體與容器器壁隔開(kāi)的裝置，有托卡馬克見(jiàn)磁流體靜力學(xué)、磁鏡、仿星器和角箍縮等。托卡馬克是研究得最普遍的一種，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也和勞孫判據(jù)最接近。學(xué)者們?cè)岢龆喾N把等離子體加熱到高溫的方法。首先是歐姆加熱法，即用大電流通過(guò)等離子體，等離子體由于具有一定電阻而產(chǎn)生熱效應(yīng)，溫度因此升高。但是溫度升到一定程度，電阻便下降，所以此法一般只能加熱到1000萬(wàn)開(kāi)左右。其次是磁壓縮法，即用逐漸增強(qiáng)的磁場(chǎng)來(lái)壓縮等離子體，以到達(dá)加熱的目的。目前最有效的加熱法是注入中性束，即把高能的中性粒子束如氘粒子束透過(guò)磁場(chǎng)注入等離子體，從而進(jìn)步等離子體的溫度。采用這種方法,1981年美國(guó)的托卡馬克PLT裝置已能到達(dá)8000萬(wàn)開(kāi)的高溫。目前正在研究的是波加熱法，即把各種不同頻率的波入射到等離子體中，通過(guò)共振使等離子體加熱。被磁場(chǎng)包圍約束的高溫等離子體的一個(gè)固有特性是磁流體力學(xué)不穩(wěn)定