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氦-3是如何进行核聚变的?

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氦-3是如何进行核聚变的?

氦-3是如何进行核聚变的?临界温度是多少?聚变后产生哪些物质?

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  • 2007-03-09 21:25:37
    只要温度足够高,任何两种比铁轻的原子之间都可以发生聚变反应,其中又以氢-3和氢-2 之间的聚变需要的条件最低,只需要数千万度的温度,但是氢-3是半衰期为12.4年的放射性元素,自然界并不存在氢-3。退而求其次,氦-3和氢-2之间的聚变反应也只需要一亿度左右的温度,其他聚变反应(例如氘氘聚变)需要的温度至少一亿度以上。
    现在的托卡马克装置都是针对这两种最容易实现的聚变反应设计的,也就是说它们能提供的温度只能保证长时间发生这两种聚变反应,预计本世纪中叶有望投入商业化。
    氦-3 和氢-2(就是氘)聚变生成氦-4和质子(就是氢)。

    咖***

    2007-03-09 21:25:37

其他答案

    2007-03-10 12:25:41
  •      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。 。

    人***

    2007-03-10 12:25:41

  • 2007-03-09 21:44:14
  •    “如果两个氘原子发生核聚变,那么它们有可能产生一个氦-3原子和一个能量为2。45MeV的中子,或者产生一个氚原子(含有2个中子的氢同位素)和一个3。02MeV的质子。质子会很快被丙酮液体吸收掉,因此能探测到的就是2。45MeV的中子。如果两个氘原子发生核聚变,那么它们有可能产生一个氦-3原子和一个能量为2。
      45MeV的中子,或者产生一个氚原子(含有2个中子的氢同位素)和一个3。02MeV的质子。质子会很快被丙酮液体吸收掉,因此能探测到的就是2。45MeV的中子。 温度是八千万到一度 氦电”是一种从氦元素和它的同位素中获取的电能,是一种大有希望的新型能源。
         1868年,法国天文学家詹逊观测日食的时候,在日冕光谱中发现了氦。这种稀有气体,充斥 在宇宙空间大气层中。它无色无味,在空气中大约占整个体积的0。0005%,密度只有空气的1/7。2,是除了氢以外密度最小的气体。别看氦的数量少、密度小,但它的本领可不一般。
      能 够应用于填充霓虹灯、电子管、飞艇和飞船,也可用于原子反应堆和加速器,冶炼和焊接金 属时还可以用作保护气体。   当夜晚走过繁华闹市的时候,五颜六色的霓虹灯会使人感到进入一个神奇的境地,而氦在里 面发挥了重要的作用。在玻璃细管中充入氦,经过通电激发产生能量,从而能够发出浅红色的光。
      此外,以氦、氖为工作介质,不能够制成氦-氖激光器,在激光技术运用中发挥重要 的作用。在对某些金属进行焊接加工的时候,往往还要请氦来充当保护气。比如人们常见的 金属铝,在遇到高温的情况下,跟周围的空气很容易发生氧化反应而生成氧化铝,所以,对 其 进行焊接十分困难。
      如果在铝的周围用氦保护起来,使铝锐离与空气的接触,再来焊接就会 很容易进行。   人类社会进入20世纪90年代之后,科学家利用氢的同位素氚和氚进行控制性瓜,取得突破性 的进展。作为这种受控热核反应重要元素的氚,在自然界中并不存在,需要从核反应中获取。
      因此,美国科学家提出一个以氦的同位素氦-3代替氚的新设想。这样,受控热核反应装 置既不存在放射性,又可以用氚反应的体积小,结构简单,造价也低。现在,人类探测到月 球表面覆盖着的一层由岩悄、粉尘、角砾岩和冲击玻璃组成的细小颗粒状物质。这层月壤富 含由太阳风粒子积累所形成的气体,如氢、氦、氖、氩、氮等。
      这些气体在加热到700℃时,就可以全部释放出来,其中,氦-3气体是进行核聚变反应发电的高效燃料,在月壤中 的资源 总量可以达到100-500万吨。另据计算,从月壤中每提炼出一吨氦3。还可以获得约6300吨氢气、700吨氮气和1600吨含碳气体(CO、CO2)。
      所以,通过采取一定的技术措施来获得这些气 体,对于人类得到新的能源和维持永久性月球基地十分必要。   随着航天技术发展,科学家已设计出一种装置来收集月壤中的氦-3,经试验证实,利用氚和氦-3的热核聚变反应是最理想的一种核聚变反应,它转换为电能的效率最高,而产生的放射性最低。
      如果今后每年能够从月壤中开采1500吨氦-3,就能够满足世界范围内的能源需要。若再考虑到其它星球上的氦-3,那么,利用氦能发电的前景将是无比乐观的。 。

    民***

    2007-03-09 21:44:14

  • 2007-03-09 17:08:45
  • 如果两个氘原子发生核聚变,那么它们有可能产生一个氦-3原子和一个能量为2.45MeV的中子,或者产生一个氚原子(含有2个中子的氢同位素)和一个3.02MeV的质子。质子会很快被丙酮液体吸收掉,因此能探测到的就是2.45MeV的中子。如果两个氘原子发生核聚变,那么它们有可能产生一个氦-3原子和一个能量为2.45MeV的中子,或者产生一个氚原子(含有2个中子的氢同位素)和一个3.02MeV的质子。质子会很快被丙酮液体吸收掉,因此能探测到的就是2.45MeV的中子。
    1亿度  

    j***

    2007-03-09 17:08:45

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