等離子體
獲得聚變能源最方便的途徑,是將大量的聚變材料在極短的時間內(nèi),加熱到極高的溫度。溫度越高,氘核運動的速度也越快。當(dāng)溫度達(dá)到1~2億℃時,氘核運動的速度也就達(dá)到每秒 1000~2000千米。采用常規(guī)的方法,要想加熱到如此高的溫度是不堪設(shè)想的。1945年原子彈研制成功以后,人們也就找到了在極短時間內(nèi)加熱到幾億度高溫的方法。1952年,美國用原子彈爆炸產(chǎn)生的高溫,第一次實現(xiàn)了大量氘、氚材料的聚變。但是原子彈要有一定的臨界質(zhì)量才能產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng),而且一旦實現(xiàn)鏈?zhǔn)椒磻?yīng),就會在極短時間內(nèi)釋放出巨大的能量而爆炸。用這種方法去加熱聚變?nèi)剂,也只能是一種在極短時間內(nèi)釋放大量能量的爆炸。
任何物質(zhì),在較低溫度下是固體,溫度升高就變成液體和氣體。雖然不同物質(zhì)在不同壓力下熔化和汽化的溫度不同,但隨著溫度的升高,物質(zhì)都要由固體變成液體和氣體。這就使人們?nèi)タ紤],當(dāng)氣體的溫度進(jìn)一步升高時,情況怎樣呢?
我們平時見到的氣體,是由分子組成的,稱為分子氣體。隨著氣體溫度的升高,氣體分子的互相碰撞加劇,分子被碰碎了,成為單個的氣體原子,這就是原子氣體。原子氣體的溫度進(jìn)一步升高,由于碰撞的加劇,原子外的電子,首先是一部分被碰掉,成為自由電子與離子的混合物。當(dāng)溫度繼續(xù)上升,原子核外的全部電子被碰掉,成為自由電子與完全電離了的裸露的原子核的混合物。無論是部分電離或完全電離,在一個小的體積單元內(nèi),正離子或帶正電的原子核的帶電量,與自由電子的帶電量是相等的,因此呈電中性。這些氣體,稱等離子體。前者稱部分等離子體,后者稱完全等離子體。氫氣大約在幾千攝氏度開始少量電離,到10萬度左右就可以成為完全等離子體。
這種高溫等離子體不能用容器來容納,而要采用特殊的辦法來約束。由于太陽質(zhì)量比地球大33萬倍,它所產(chǎn)生的巨大的引力,可以將太陽上的等離子體約束在一起。地球上的引力太小,因此太陽及其他恒星上能在自然條件下產(chǎn)生的聚變,在地球引力的條件下無法來實現(xiàn)。
聚變能源與裂變能源
磁約束
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