第一篇：核聚變聚變能是一種無限的清潔的安全的新能源核聚變主要原料

核 聚 變

聚變能是一種無限的、清潔的、安全的新能源。

核聚變主要原料是氫（H）、氘（D）和氚（T）。由于4個氫核聚合成一個氦這個反應速度太慢，不適合在地球上反應，所以一般不考慮。D-D反應是首選的聚變反應。氘又叫重氫。較易從海水中提取，氘在地球的海水中藏量豐富，多達400000億噸，如果全部用于聚變反應，釋放出的能量足夠人類使用幾百億年，而且反應產物是無放射性污染的氦。另外，由于核聚變需要極高溫度，一旦某一環節出現問題，燃料溫度下降，聚變反應就會自動中止。又因為每時每刻只有一丁點兒的氘發生聚變，沒有失控的危險。也就是說，聚變堆是次臨界堆，絕對不會發生類似前蘇聯切爾諾貝利核電站的事故，后者利用的是核裂變。

聚變的第一步是要使燃料處于等離子體態，即進入物質第四態。等離子體是一種充分電離的、整體呈電中性的氣體。在等離子體中，由于高溫，電子已獲得足夠的能量擺脫原子核的束縛，原子核完全裸露，為核子的碰撞準備了條件。當等離子體的溫度達到幾千萬攝氏度甚至幾億度時，原子核就可以克服斥力聚合在一起。目前，激光技術的發展和進步，使高溫點火問題獲得解決，世界上最大的激光器輸出功率已達100萬億瓦，足夠點燃核聚變之用。此外，利用超高頻微波加熱法也可達到點火溫度。如果同時還有足夠的密度和足夠長的熱能約束時間，這種聚變反應就可以穩定地持續進行。等離子體的溫度、密度和熱能約束時間三者乘積稱為“聚變三重積”，當它達到1022時，聚變反應輸出的功率等于為驅動聚變反應而輸入的功率，必須超過這一基本值，聚變反應才能自持進行。

受控熱核聚變能的研究分慣性約束和磁約束兩種途徑。慣性約束：激光慣性約束是在直徑為0.4mm的小球內充以30-100大氣壓的氘氚混合氣體，用強激光（1012-1014W）均勻照射，使氘氚混合氣體的密度達到液體密度的一千到一萬倍，溫度達到108K而引發聚變。其它慣性約束方案：電子束、重離子束慣性約束。

磁約束：是利用強磁場可以很好地約束帶電粒子這個特性，構造一個特殊的磁容器，建成聚變反應堆，在其中將聚變材料加熱至數億攝氏度高溫，實現聚變反應。20世紀下半葉，聚變能的研究取得了重大的進展，托卡馬克類型的磁約束研究領先于其它途徑。托卡馬克是前蘇聯科學家于20世紀60年代發明的一種環形磁約束裝置。美、日、歐等發達國家的大型常規托卡馬克在短脈沖（數秒量級）運行條件下，做出了許多重要成果。等離子體溫度已達4.4億度；脈沖聚變輸出功率超過16兆瓦；Q值（表示輸出功率與輸入功率之比）已超過1.25。所有這些成就都表明：在托卡馬克上產生聚變能的科學可行性已被證實。但這些結果都是在數秒時間內以脈沖形式產生的，與實際反應堆的連續運行仍有較大的距離，其主要原因在于磁容器的產生是脈沖形式的。受控熱核聚變能研究的一次重大突破，就是將超導技術成功地應用于產生托卡馬克強磁場的線圈上，建成了超導托卡馬克，使得磁約束位形的連續穩態運行成為現實。超導托卡馬克是公認的探索、解決未來具有超導堆芯的聚變反應堆工程及物理問題的最有效的途徑。目前，全世界僅有俄、日、法、中四國擁有超導托卡馬克。法國的超導托卡馬克Tore-supra體積是HT-7的17.5倍，它是世界上第一個真正實現高參數準穩態運行的裝置，在放電時間長達120 s條件下，等離子體溫度為兩千萬度，中心密度每立方米1.5×1019，放電時間是熱能約束時間的數百倍。