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核聚变需要什么元素

核聚变需要什么元素

核聚变需要什么元素

理论上任何低于铁的元素都可以进行核聚变反应,并释放大量能量,但是目前人类引发核聚变的手段,主要靠提高温度,在所有核聚变当中,氢元素的核聚变反应所需温度最低,其中又以氘-氚的聚变最容易实现。

核聚变所需条件

根据爱因斯坦的质能方程,元素的平均核子质量决定了元素的聚变或者裂变方向,在所有元素当中,铁元素的平均核子质量是最低,所以低于铁的元素,理论上都可以聚变。

但是各种元素发生聚变的条件不一样,这些条件包括温度、压力、等离子体温度、约束时间等等,人类目前的技术手段,主要靠提高温度来点燃聚变反应,其中氢元素的核聚变反应所需温度最低,大约需要1亿度,太阳内部的压力超过1000亿个大气压,在这样的超高压条件下也需要700万度。相比之下,其他元素的核聚变条件更高,比如在大质量恒星的内部,拥有比太阳内部更高的压力,其中碳的核聚变需要大约2亿度,氖的核聚变需要10亿度,氧的核聚变需要20亿度,硅的核聚变需要30亿度。

在地球上,元素丰度排行依次为氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁、氢、碳、氮……,虽然氧和硅是地球上最多的元素,但是要让其发生核聚变所需温度太高,现阶段人类根本无法实现。

氦3

核聚变发电是一种利用原子核聚变反应产生热能,然后利用热能发电的技术。它是21世纪正在研究中的重要技术,主要是把聚变燃料加热到1亿度以上高温,让它产生核聚变,然后利用热能。与核裂变相比,热核聚变不但资源无限易于获得,其安全性也是核裂变反应堆无法与之相比的。热核反应堆如果在事故状态释能增加时,等离子体与放电室壁的相互作用强度则增大,由此进入等离子体的杂质随之增加。

标签: 元素 核聚变
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