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标题: 核物理学中一些基本概念 [打印本页]

作者: morgen2000 时间: 2006-7-30 20:07 标题: 核物理学中一些基本概念

核裂变，又稱核分裂是指由重的原子，主要是指铀或钚，分裂成较轻的原子的一种核反应形式。原子弹以及裂变核电站的能量来源都是核裂变。其中鈾裂變在核電廠最常見，加熱後鈾原子放出2到4個中子，中子再去撞擊其它原子，从而形成“链式反应”而自发裂变。撞擊時除放出中子還會放出熱，再加快撞擊，但如果溫度太高，反應爐會熔掉，因此通常會放控制棒（硼製成）去吸中子以降低分裂速度。
核聚变，又稱核融合。是指由質量小的原子，主要是指氘或氚，在一定条件下（如超高温和高压），发生原子核互相聚合作用，生成新的質量更重的原子核，并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式。原子核中蕴藏巨大的能量，原子核的变化（从一种原子核变化为另外一种原子核）往往伴随着能量的释放。如果是由重的原子核变化为轻的原子核，叫核裂变，如原子弹爆炸；如果是由轻的原子核变化为重的原子核，叫核聚变，如太阳发光发热的能量来源。

相比核裂变，核聚变几乎不会带来放射性污染等环境问题，而且其原料可直接取自海水中的氘，来源几乎取之不尽，是理想的能源方式。

目前人类已经可以实现不受控制的核聚变，如氢弹的爆炸。但是要想能量可被人类有效利用，必须能够合理的控制核聚变的速度和规模，实现持续、平稳的能量输出。科學家正努力研究如何控制核聚变，但是现在看来还有很长的路要走。

在2005年，部份科學家相信已經成功做出小型的核聚变1，並且得到初步驗證2。首個實驗核聚变發電站將選址法國3。

目前主要的几种可控核聚变方式：

超声波核聚变
激光约束（惯性约束）核聚变
磁约束核聚变（托卡马克）

作者: morgen2000 时间: 2006-7-30 20:10

核反应堆是一种装置，核連鎖反應在其中启动，控制，并维持在稳定状态。核反应堆有许多用途，当前最重要的用途是产生热能，用以代替其他燃料加热水，产生蒸汽发电，当前全部商业核反应堆都是基于核裂变的，其裂变产物可以生产核武器中使用的钚。法国是应用核反应堆发电较为广泛的国家之一。随着石油和煤炭资源日渐稀缺，核能发电开始受到重视。但是同时，核能发电产生的放射性废物污染问题成为核能发展的障碍。

历史
人类历史上公认的第一个核反应堆是由恩里科·费米于1942年在芝加哥大学负责设计建造的。该核反应堆输出功率仅为0.5W。然而有消息称在非洲加蓬奥克洛地区发现了20亿年前的天然核反应堆。奥克洛（Oklo）是非洲加蓬共和国一个铀矿区的名字。正是从这个矿区，法国取得了其核计划所需的铀。1972年，当这个矿区的铀矿石被运到法国时，人们发现其中一些铀矿竟然是被“利用过”的，铀235的含量不足0.3％，低于0.711%的天然含量，似乎这些铀矿石早已被一个核反应堆使用过。正是这一现象导致科学家实地调查，并发现了该地区的天然核反应堆：当地铀矿石中的铀曾经历了一个自给自足的链式裂变反应，这曾释放出大量的热能。 1954年，苏联建成了世界上第一座小型的原子能发电站，装机容量为5千千瓦。

作者: morgen2000 时间: 2006-7-30 20:14

国际热核聚变实验反应堆
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ITER托卡马克断面图国际热核聚变实验反应堆（International Thermonuclear Experimental Reactor‎，缩写为ITER‎）是规划建设中的一个为验证全尺寸可控核聚变技术的可行性而设计的国际托卡马克试验。它建立在由TFTR、JET、JT-60和T-15等装置所引导的研究之上，并将显著的超越所有前者。此项目预期将持续30年：10年用于建设，20年用于操作，总花费大约100亿美元。“iter”在拉丁文中意为“道路”，因此这个实验的缩写“ITER”也意味着和平利用核聚变能源之路。

目录 [隐藏]
1 目标
2 历史
3 成员
3.1 当前成员
3.2 未来成员
4 地点
5 功率
6 远景
7 参见
8 外部链接

目标
ITER有一系列的目标，所有这些目标都围绕着建设一座实用的核聚变反应堆。

由聚变加热而即时产生多于所提供的辅助加热十倍的热能（Q值为10）。
产生一个Q值超过5的稳定等离子区/体。
维持8分钟的聚变脉冲。
可能点燃“燃烧的”（自我维持的）等离子区/体。
开发聚变电站所需的技术和程序：包含超导磁体（以俄国T-15为领先），及遥控技术（由机器人实现）。
检验氚的可控（核聚变）概念（可行性）

历史
ITER始于1985年苏联和美国、欧盟（通过欧洲原子能共同体）以及日本的合作。经过早期的概念和工程上的设计阶段，2001年产生了一个可被接受的详细设计，ITER成员投入了6.5亿美元研发资金用来进行实用性的研究。后来俄罗斯取代了前苏联的位置，美国在1999年到2003年之间退出，又有加拿大（2003年退出）、中国和韩国加入参与开发研究，印度于2005年12月也加入了计划。

整个项目曾经历一些如绿色和平之类的环境组织的反对，他们认为ITER项目是“疯狂而愚蠢的行为”[1]，并宣称“核聚变拥有核电站所有隐患，包括产生核废料以及核泄漏的风险”。

2006年5月24日，参加这一项目的欧盟、美国、中国、日本、韩国、俄罗斯和印度7方代表草签了一系列相关合作协议，标志着这项计划开始启动。欧盟承担50%的费用，其余6方分别承担10%，超出的10%用于支付建设过程中由于物价等因素造成的超支。[2]

成员
俄罗斯联邦
美国
欧盟
日本
韩国（南朝鲜，南韩）
中国（中华人民共和国）

未来成员
巴西
印度

地点
2005年6月28日，参与实验项目的美国、日本、韩国、中国、欧盟、俄罗斯在俄罗斯莫斯科最终签订协议，决定在法国南部普罗旺斯-阿尔卑斯-蓝色海岸区（Provence-Alpes-Côte-d'Azur）的卡达拉舍（Cadarache，位于马赛附近）建造实验反应堆。

功率
ITER将使用环形加速器产生温度超过10亿摄氏度的氢電漿体，它将产生大约500兆瓦（1兆瓦等于1百万瓦特）的核聚变能量，维持大约500秒。相比较而言欧洲联合环形加速器（Joint European Torus，JET）的纪录不过是16兆瓦维持了不到1秒。ITER将不会（直接）产生电力。

远景
ITER是介于当前的等离子物理研究和未来的核聚变发电站之间的一个试验性步骤，它将为在2015年建设第一座可商业运行的等离子发电设备做好技术准备。

这个计划在它30年的运转周期里预料会耗费大约100亿欧元，因此该项目成为人类有史以来继国际空间站之后第二昂贵的国际科学合作项目。

ITER将同材料测试设施—国际裂变材料放射设备（International Fusion Materials Irradiation Facility，IFMIF），即用作开发未来裂变核电站所应用适合于极端情况的材料—共同运行。随后，会建成一座能够发电的示范用电站：DEMO。一座原型电站将在此之后首次进行商用发电。

作者: wamway 时间: 2006-7-31 20:51

看来人造太阳还有很长的路要走啊！

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