冷核聚变主要实现方法有哪几类,原理是什么

冷核聚变主要实现方法有哪几类,原理是什么,第1张

据我所知有两类

其一

利用储氢金属(如钯)的特殊晶格将氘原子核挤到可以发生反应的距离,原理就是它能储氢的原理。

其二

利用质量较大的轻子(如μ子)代替电子与氘原子核结合成μ氘原子,两个μ氘原子结合成类似H2的结构,其中的sigma键由μ子维持。由于μ子质量是电子的207倍,同能量下μ子与氘原子核的距离比电子要近许多,这样使得sigma键键长很短,两个氘原子核间距离也很小,就能极大提高引发核融合的几率。

聚变的原理是:在标准的地面温度下,物质的原子核彼此靠近的程度只能达到原子的电子壳层所允许的程度。因此,原子相互作用中只是电子壳层相互影响。带有同性正电荷的原子核间的斥力阻止它们彼此接近,结果原子核没能发生碰撞而不发生核反应。要使参加聚变反应的原子核必须具有足够的动能,才能克服这一斥力而彼此靠近。提高反应物质的温度,就可增大原子核动能。因此,聚变反应对温度极其敏感,在常温下其反应速度极小,只有在1400万到1亿度的绝对温度条件下,反应速度才能大到足以实现自持聚变反应。所以这种将物质加热至特高温所发生的聚变反应叫作热核反应,由此做成的聚变武器也叫热核武器。要得到如此高温高压,只能由裂变反应提供。

热核材料:核聚变反应一般只能在轻元素的原子核之间发生,如氢的同位素:氘和氚,它们原子核间的静电斥力最小,在相对较低的温度(近千万摄氏度)即可激发明显的聚变反应生成氦,而且反应释放出的能量大,一千克聚变反应装药放出的能量约为核裂变的七倍。但在热核武器中不是使用在常温下呈气态的氘和氚。氘采用常温下是固态化合物的氘化锂,而氚则由核武器进行聚变反应过程中由中子轰击锂的同位素而产生。1942年,美国科学家在研制原子弹过程中,推断原子弹爆炸提供的能量有可能点燃氢核引起聚变,并以此制造威力比原子弹更大的超级弹。1952年1月,美国进行了世界上首次代号“迈克”的氢弹原理试验,爆炸威力超过1000万吨当量,但该装置以液态氘作热核材料连同贮存容器和冷却系统重约65吨,不能作为武器使用,直到固态氘化锂作为热核装料的试验成功,氢弹的实际应用才成为可能。中国于1966年12月28日成功进行了氢弹原理试验,1969年6月17日由飞机空投的300万吨级氢弹试验圆满成功。

核聚变、核裂变基本原理是爱因斯坦的质能方程:

E=mC^2

核聚变是两个较轻的原子核聚合为一个较重的原子核,核裂变是一个重原子核裂变为两个或两个以上的轻核,在聚变或裂变时都会有质量亏损,减少的质量都以能量的形式释放出来。

核聚变产生的能量比核裂变要多得多,是因为在相同质量的原子核在发生核聚变时,会有较多的质量亏损所以释放的能量也较多。

具体可以参考方程:

聚变:31H+21H—→42He+10n+176×107eV (不全是这个反应,31H是含2个中子的氢,。。n是中子)

裂变:U+n→Sr+Xe+10n

核聚变产生质量亏损大。

但核聚变发生需要克幅分子间的斥力,要对原子做功,需要很大的分子动能(1亿摄氏度)

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