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核聚變一次能產生多少能量
發布時間:2021-06-23     作者:葉傾城   來源:新浪科技   分享到:

  在我們的頭頂,有一種源于自然的強大能源——太陽,它距離地球大約9300萬英里,僅有十億分之一的太陽總能量傳輸到達地球,太陽的能量使地球變成一個充滿生命的世界,太陽每秒向地球表面傳遞的能量相當于2018年所有發電站的總發電量。

  在地球上,人類主要通過收集能量來驅動機器運轉,例如:收集下落的水的能量,在水力發電廠將水的勢能轉化為電能,為了創造能量,人們必須將物質轉化為能量。、

  太陽的能量使地球變成一個充滿生命的世界,太陽每秒向地球表面傳遞的能量相當于2018年所有發電站的總發電量。

  鏈式反應

  產生能量的其中一種方法是裂變原子,原子是宇宙中所有物質的基本組成分子,因此如何控制裂變原子的鏈式反應,就能產生穩定的能量流,一旦該反應失去控制,裂變原子在一次核爆炸中會同時釋放大量能量。

  每個原子的核心,即原子核,是由更小的粒子構成,即質子和中子。將原子核凝聚在一起的作用力存儲了大量的能量,為了從原子核中獲得能量,科學家們提出了一個將重原子分裂成輕原子的過程,因為較輕原子不需要像較重原子那么多的能量,用于將原子核聚集在一起,能量以熱或者光的形式釋放出來,這個過程叫做核裂變。

  當一個原子被分裂時,就開始產生連鎖反應:被分裂的原子會觸發另一個原子產生分裂,以此類推。為了使鏈式反應處于可控范圍,科學家研發了減緩原子分裂的方法,例如:吸收一些分裂的粒子。

  核能

  核電站收集原子分裂釋放的能量,世界上最大的核電站是日本的柏崎刈羽核電站,它由7個核反應堆組成,最大發電能力大約是8000兆瓦,世界上最大的單個核反應堆是中國臺山核電站的兩座核反應堆之間的紐帶,臺山核電站的每個反應堆裝機容量為1750兆瓦。

  單個核反應堆比不受控制的核反應(例如原子彈爆炸)產生的能量小許多,現今,引爆一顆原子彈是所產生的能量相當于柏崎刈羽核電站半年的發電量。

  核裂變過程的一個缺點是產生核廢料,裂變的原子通常不穩定,并產生危險的輻射,更重要的是核廢料需要妥善儲存許多年,一旦釋放到環境會帶來風險。

  核聚變

  科學家還發現另一種類型的核反應,一種產生能量而不產生核廢料的反應,當兩個較輕的原子結合成一個較重的原子時,失去的質量就會轉化為能量,該過程被稱為核聚變。同時,聚變也會發生在太陽核心,每秒太陽將大約6億噸的氫燃燒成大約5.96億噸的氦,產生的能量相當于數萬億顆原子彈。

  然而,在地球上實現核聚變是非常困難的,該聚變僅在極端條件下才會發生,例如:太陽的高溫高壓環境,迄今科學家還沒有有效地證明可控核聚變產生的能量比消耗的更多,但他們正在努力做到這一點,一種方法是用高功率激光從不同方向射向微小的氫同位素微粒。

  核聚變將是未來一種非常有前景的能源解決方案,但人們很容易忽視我們的頭頂有一個巨大的核聚變反應堆,這就是太陽,隨著太陽能效率不斷提高,我們甚至不需要再創造其他能源,只需要捕捉更多的太陽能,就能滿足人類日常所需的能量需求。


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