未来的能源_教学参考-查字典物理网

未来的能源

查字典物理网 2012-12-29

目前，人们广泛应用的能源是煤、石油和天然气。但是地球上这些化石燃料的储量有限，随着人类能源消耗的不断增加，总有一天要面临枯竭。尽管新发展的裂变核能已成为较成熟的替代能源，但是核电站所用的燃料铀和钍等储量也有限。那么几十年或几百年后，人类将依赖何种能源呢？

目前看来，最有希望的能源将是受控聚变核反应提供的核聚变能。

“聚变”是较轻的原子核聚合成较重的原子核的反应。它所释放的能量要比等量的裂变原料发生裂变释放的能量大很多倍。不仅如此，聚变核反应的原料也十分丰富。能够产生聚变的元素主要是氢的同位素氖和氘，人们称之为重氢。0．03克重氢在聚变反应中释放出的能量，相当于燃烧300公升汽油。重氢在海水中的含量是每吨17．1克。地球上海水中的重氢即使能从中提取出千分之一，也可供人类使用几十亿年！

既然核聚变能可以说是取之不尽、用之不竭的能源，那么我们现在为什么不大规模地开发利用呢？原来要使轻核聚变，存在着一系列技术上的难题。首先必须达到几千万度以上的高温，才能使轻核之间接近到可以发生聚变的距离。因此人们常把聚变反应称为“热核反应”。要获得这样的高温实在不容易。热核聚变在氢弹里已经实现，它是用原子弹爆炸来达到这个高温而引爆的。但是氢弹里的热核聚变反应不能控制，一发而不可收，其爆炸威力比原子弹大得多，根本不能有节制地和平利用。

其次，高温下的重氢的原子核和核外电子已经分离，成为等离子体。在这种状态下，核运动极其迅速激烈。要想把这样高温高能的等离子体约束在一定的区域里，并让它按人的意志有节制地释放能量，当今世界上还真找不到一种实实在在的容器能装得住这个“魔鬼”。还是科学家们神通广大，他们利用磁场制成了“魔瓶”，把等离子体约束在一起，这种方法叫磁约束法。苏联一种叫“托卡马克”的核聚变装置，就是用这种“魔瓶”来研究受控热核反应的。我国科学家研制的“中国环流器一号”受控核聚变装置也已正式运转。

目前，微型受控核聚变的研究已有较大进展，科学家们正在不断努力探索。

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