核裂变和核聚变是物理变化还是化学变化(核聚变是物理变化还是化学变化_)

我们日常生活用电一般都是6毛钱一度,而商业用电或者工业用电都会贵上一些,那就是1块钱左右每度电。然而在一些核电、水电发达的地区,电费相对来说会更便宜,居民用电只需要3毛钱一度,这是怎么回事呢?

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核电站也是近几十年间兴起的一种发电方式,他的主要功能就是裂变一些重型原子,从而释放大量能量,以供发电机发电。但是核电站却相对来说是比较有风险的,比如使用完的核废料具有大量辐射,处理不当就容易造成核泄漏,从而污染到环境。

但是有一种运用核科学的方式却能很好地规避掉这样的风险,那就是聚变

那么如此完美的核科学究竟是怎样运作的呢?

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什么是核聚变?

说起核聚变,其实每个人跟它都有过接触,因为我们平日里看到的太阳就是一个不断做着核聚变的恒星,而我们也是每天沐浴在阳光之下,并不会因为这些阳光而发生一些核辐射的病变反应。

不过,我们今天所说的核聚变和太阳上所发生的核聚变还是有一点区别的,因为太阳内部的核聚变反应主要是氕氕聚变,而我们目前正在开发的是氚氘聚变,这也就使得即使不在太阳上,这样的核聚变也能成功进行。

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而我们所要掌握的氘氚聚变相对来说要容易很多,而且我们现在已经掌握了核聚变的技术,因为我们半个世纪以前研发的氢弹其内部原理就是通过核聚变从而释放大量能量。但是这种核聚变只是在一瞬间的,现在难就难在,我们要维持住这种核聚变使其源源不断地产生能量。

那我们应该如何维持住这样的核聚变,从而使其源源不断地产生能量呢?

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如何控制“核聚变”?

我们目前所掌握的核聚变是在极高的温度和压力下才能让氘氚的内部原子核发生聚变,从而使得两个原子核中间能够相互吸引从而碰撞在一起,发生原子核互相聚合的作用,生成新的质量更重的原子核。

而在整个过程中,因为中子是不带电的,所以它就能够逃脱原子核的束缚从而逃逸出来,和电子一起造成大量的能量释放。

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而正是因为整个反应的过程释放的能量极为巨大,如果不加以控制的话,那么就会对周围产生毁灭性的打击。

而目前我们所使用的方法就是利用一个大型的变压器,将整个反应控制在其中,当反应开始的时候,变压器也会跟着一起工作,在这些高速运转的等离子体周围形成一圈强劲的磁场,将这些等离子禁锢在整个磁场内。

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但是整个核聚变反应产生的极高温度也会对释放磁场的装置造成不小的压力,一旦温度达到极限,就不得不停止整个核聚变反应,以免造成其他的损害。

而整个反应中还有一个问题,那就是在反应炉内部的第一壁消耗,因为聚变过程中会产生多余的中子,而这些中子的一部分会被内壁所吸收,造成材料的嬗变。

尽管内壁采用的是目前人类发现的最稳定的钨装甲墙壁,但是每隔一段时间就需要更换反应炉里面的内壁,而这也是一笔非常昂贵的费用。

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世界各国目前最高的聚变反应时间不过才几十秒,但是我国中科大研究院已经可以将聚变反应时间提升到100多秒,这也是核聚变物理史上的由一个里程碑。

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尽管我们离实现核聚变自由还有不少的路要走,但是相信在不远的将来核聚变发电肯定能为我们所用,所以现在我们不妨想一想,核聚变实现之后,我们能够实现用电自由吗?

我们能否实现“用电自由”?

当今所有的热力发电方式都离不开动力做功发电,通俗来说就是不管你是如何先进的技术,那都是要烧开水,水蒸气带动发电机运转从而产生电能,因为真正产生电能的原理还是切割磁感线发电,就连以后将要出现的核聚变反应发电也是一样。

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有了统一的度量衡之后,我们就可以将这些发电设备的效率进行比对了。

首先给各位打一针预防针,核聚变发电成功后,大概率不会推行免费用电政策,因为核聚变的发电成本其实没有我们想象中的那么低。

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首先,核聚变反应需要两种材料,一种是氘另一种是氚,前者在自然界中的含量只有0.02%,尽管含量很少,但好在我们量大,因为在我们的海洋中就存在这种元素,所以并不是非常昂贵,但是另外一种元素可就贵得多了,售价一度高达每千克三千万美元。

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为了方便比较,我们需要将这两千克的氘和氚分别换算成能量,进而换算成电能得出最后的价值。

氘氚反应中,两者比例为二比三,因此一千克的混合物大约价值1800万美元,在折损掉消耗的部分,那么根据氘氚反应公式3H+2H=4He+n得出,反应完所释放的能量高达33亿万亿能量,换算成我们熟知的电量为936亿度的电量。

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最后再折损掉蒸汽发电机的热耗,实际能被我们所用的电量只有400多亿度,在根据我们目前最低电价换算之后可得,这么多的电量总共价值140亿元人民币,约为20亿美元。

这么看来,好像是一笔蛮不错的生意。

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但是物理学比较好的小伙伴应该会知道,自然界中没有一件物体能够百分之百做有用功,再加上核电站装备的维护费,人工费以及一些其他的杂乱费用,只要能够略有盈余那就是非常不错了。

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尽管这么一算,核聚变反应确实不会让我们实现用电自由,但这也绝对不是在做无用功,每一次人类技术的创新都将会是人类社会向更高文明迈进的一个标志,而真当核聚变发电站研发出来的时候,定能为我们带来意想不到的便捷。

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