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氦3如何发生聚变反应?
于郑生
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于 2013-12-24 09:12
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于郑生
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共 1 个关于本帖的回复 最后回复于 2013-12-24 09:14
李天一
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李天一
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发表于 2013-12-24 09:14:45
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当氦星核中心的温度达到1亿开时,氦燃烧被点燃。 氦燃烧把三个氦原子核聚合成一个碳原子核。由此生成的碳原子核又可吸收一个氦原子核,生成氧原子核。氧原子核还可吸收一个氦原子核,生成氖原子核,不过发生这一反应的概率很低。至于氖原子核进一步吸收氦原子核的概率就更低了,可以忽略不计。恒星的氦燃烧速度比氢燃烧快得多,对于太阳,氦燃烧阶段只能持续大约20亿年。 氦-3是一种核聚变发电燃料。用氦-3进行核聚变反应具有很多优点:①反应产生的能量更大;②传统的氚核反应过程中,伴随核聚变能的产生,要产生大量的高能中子,而这些中子能够对核反应装置产生广泛的放射性损伤;相反的,若用氦- 3作为反应物,则主要产生高能质子而不是中子,对环境保护更为有利;③氚本身具有放射性,氦-3不仅没有放射性,而且反应过程易于控制。因此氦-3是一种清洁、高效、安全的核聚变发电燃料。 氦-3不仅是核聚变发电燃料,而且也是火箭和飞船的燃料,未来的载人火星飞船,可以从月球上添加这种燃料,然后飞往火星。另外,从月球土壤中每提取一吨氦-3,可得到6300吨氢、70吨氮和1600吨碳。氢也可以作火箭燃料,同时如与氧结合,还可以制成水。 月壤中氦-3的含量较为稳定。根据“阿波罗”飞行和月球探测器的结果计算分析,月壤中氦-3资源总量可达100万~500万吨。而地球上天然气可提取的氦-3 是非常少的,大约只有15~20吨。 建设一个500兆瓦的氦-3核聚变发电站,每年消耗的氦-3仅需50千克。如果美国全部采用氦-3核聚变发电, 年发电总量仅需消耗25吨的氦-3,而中国仅需要8吨。全世界的年总发电量约需100吨氦-3。换句话说,月壤中的氦-3可供应地球能源需求上千年。另外,氦-3 的能量回报率为270,原子能发电的能量回报率为20,煤为16。 将来如果在月球上建立核聚变发电站,将发出的电能传输到静止轨道上的中继卫星,再传送到位于地球上的接收站,然后再分配到各个地区,即可供用户使用。另外,也可以将月球表面的尘埃收集起来,从中分离出氦-3,然后将其变成液态带回地球。科学家计算,每年只需发射2~3艘载重50吨的货运飞船到月球上去,从月球上运回100至150吨的氦-3,即可供全人类作为替代能源使用一年,而它的运输费用只相当于目前核能发电的几十分之一
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