为什么丰富度高的氕不适于用作核聚变燃料?为什么用氘和氚?

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7个答案
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因为像木星辣么大的一坨产生的压力都不足以启动...

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氕的临界温度/压力过高。太阳核心玩得转,人类搞不定。。。

氘和氚的临界温度/压力低一些。然并卵,现在的人类还是控制不了,不过希望总是大一些。

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等搞定了引力和量子力学的统一..... 没准就能制造引力光栅,提供一个小型化的装置,高效约束氕原子...... 效率上直接完爆太阳.... 各种磁环流装置比如托克马克什么的更不用提了.... 甩掉激光聚变 N^2 条街......

或者我们解决了弱相互作用,能高效地把质子转换成中子......

好吧,在我们没搞成这些之前,氕聚变你还是不要想了.....

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裂变反应只需要足够多的核物质就能开启。但核聚变首先需要极高的反应温度。所以目前点燃氢弹的唯一方法就是先点燃原子弹。

聚变反应也有很多种。目前太阳中主要的是氕-氕聚变。此外的聚变反应还有氘-氘,锂-锂,氢-碳,氦-氦等等。我看到过一个表格,大概是这样的,具体数字可能会有出入,但大致是这样:

反应 温度(MK)

氘-氘 8

氘-氘 3

锂-锂 5

氢-碳,氦-氦 10+


然后想像一下,要进行聚变反应,不仅要维持这个温度,给原子核足够的能量克服电斥力;还要维持足够的压强,让原子核有足够的时间进行反应。那么哪个反应更容易实现就很清楚了。





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fu-80DIYER,摄影师,电容技术顾问

2015-11-22 14:37
支持者: biohu

因为目前人类还没办法搞定这货啊·····

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支持者: Matrix_Fractal

以上是wikipedia中列举的部分聚变反应式,从上往下反应截面逐渐减小。也就是说反应难度逐渐增大,需要更高的温度和更强的约束。
目前ITER设计中用的是第一个DT反应,这个反应截面最大,也最容易发生和控制。中科院等离子体研究所EAST貌似是用DD反应(不太确定)。
理想的核聚变应该是DD反应,因为D在地球上的储量很大,而T则不然。T的半衰期只有十几年,基本上没有天然的T元素。目前,大部分的T元素是在核裂变堆的重水废水处理时提取出来的,一年的全球产量只有几公斤,价格可想而知。因此,在DT聚变堆设计时,需要考虑到T自持的问题。例如通过DT反应的产物中子轰击Li元素来产生氚,保持氚平衡。而由于聚变堆的单次循环燃料利用率很低(ITER只有不到5%),也导致相应的中子产额很低。因此,要求单次循环内T的泄露不超过1%。由于H及其同位素原子半径小,极易渗透各种材料逃逸或滞留在材料缺陷中,所以这是很难达到的一件事。
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有人问,为什么没有HH聚变?恒星聚变不是HH聚变为主么?

HH聚变的反应如上所示,它其实由两个反应组成。其中第二个反应是氦-2衰变为氘反应,该反应比第一个反应的逆反应——即氦-2衰变为两个H的反应——要慢的多。导致HH反应形成氦-2后大多数又逆向衰变回了HH,成功聚变为D的可能性很小。据估计,在太阳内部,两个H离子成功聚变为一个D需要的时间大约为数十亿年。因此,在聚变反应堆中应用是不可能的。
至于恒星聚变是不是以HH聚变,其反应机理是什么,似乎还没有定论。

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