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中鈾的含量只有３％左右，實際 上每年只消耗１ｔ鈾），全自動氮吹儀其運輸量微不足道。所以，發展核電對緩解我國鐵路運輸 壓力，意義尤為重大。核電是清潔能源，目前由于有了核電站，全世界每年減少 了２０億ｔ二氧化碳的排放。而且，核電站不像燃煤電站那樣向外部環境排放大 量煤渣、煙塵和硫、氮、碳等的氧化物以及汞、鎘、苯并芘等致癌物質。 有鑒于此，發展核能將是今后能源發展的主要方向，是解決全球性能源枯竭 問題及保護環境，保證可持續發展的重要途徑。 �。叮芸睾司圩兊陌l展 把輕核聚合成較重原子核的反應叫聚變。核聚變可釋放出比核裂變更巨大 得多的能量。但核聚變要求的條件也更苛刻得多，也更難控制。氫彈的爆炸就 是利用氫的同位素氘和氚的熱核聚變過程。氫彈是利用原子彈爆炸所產生的高 溫高壓來達到輕核聚變所要求的條件，整個氫彈的爆炸過程僅為百萬分之幾秒， 是一種不可控制的釋能過程。現在，人們期望使這種熱核反應能在人工控制下 慢慢地進行，并把所釋放出的能量變成電能輸出。這樣的過程就叫做受控熱核 反應或受控核聚變。見圖１０１０。 第三節 新能源的開發利用３６７ 圖１０１０
托卡馬克裝置結構示意圖 １—產生環場的線圈盤 ２ —變壓器線圈�。� —等離子體電流 ４—變壓器鐵心 ５—金屬外殼 ６—螺旋場�。� —環場Ｈｔ�。� —角場Ｈｐ 要實現受控熱核反應，必須滿足兩個基本條件：一是溫度，二是等離子體密 度和約束時間。對于氘氚的核聚變反應，要求的溫度為１億攝氏度；而對于氘 氘的核裂變反應，則要求高達５億攝氏度。等離子體是指參加反應的氣體完 全分解成帶正電的原子核和帶負電的電子，即成為高度電離的氣體。等離子體 密度越大，越有利于聚變反應的進行。反應堆里的等離子體密度最好是每立方 １４１８ 厘米有１０～１０個原子核。約束時間是指參與反應的等離子體被約束在一定 空間范圍內的時間。約束時間越長，越有利于反應的進行。根據研究的結果，為 使聚變反應堆達到自持的條件，等離子體的粒子密度和約束時間的乘積必須大 １４ 于某一常量，這個常量稱為勞遜條件。對氘氚反應來說，勞遜條件應超過１０， １６ 對氘氘反應則應超過１０。 ３６８第十章 能源與化學
聚變反應等離子體溫度極高，用任何 材料制造的容器都“容納”不了。但是，等 離子體是帶電的粒子，在磁場中會受到磁 場的作用力。如果我們把磁場的形狀、強 度、分布都搞得比較合適，就可以使這些高 溫等離子體在規定的磁場內運動而不向四 面八方擴散，即用磁場把這些高溫粒子約 束住，這就是磁約束（見圖１０１ １１ ），它起 到了任何容器都起不到的作用。用超導磁 體構成的強大磁場可以達到６～８Ｔ，所能 約束的等離子體壓強已超過反應堆所要求圖１０１ １１ 螺旋型磁場 的標準。此約束裝置有各種設計，其中以（角場、環場的合成） 托卡馬克系統的性能最好，它以氘、氚各半 作為燃料，高溫等離子體在環管的中心部分進行熱核反應。 目前人工核聚變所用的原料，即核聚變燃料，是氫的兩種同位素氘（Ｄ，２１Ｈ）
