九儿的后花园

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04/22
22:15
学习

如何简单的实现“可控”核聚变?

白天上物理网课的时候讲到了这一点,评论区里发表了“激烈”的讨论

(同时暴露了,我国现在科普事业的不足,任重而道远啊)

然后的我在群里面看到了这样一个发言。

有点意思,为了确认这个可行性我特意翻阅了一下资料,然后就比较有趣了。在中国工程物理研究院的官网,我找到了我们想要的答案

(以下内容来源“核爆炸的和平利用:和平利用核爆炸的几方面实例”)

核爆炸的和平利用:和平利用核爆炸的几方面实例
(5) 用于核爆氘能能源
    人们预测,核电、石化能和太阳能,将是解决21世纪能源问题的三大支柱。核电目前已占世界总发电量的17%,美国核电已占本国总发电量的21.7%。但靠裂变反应的原子能电站也面临着裂变材料的枯竭问题,铀-235所能利用的时间不会比石油的供应时间长,大约最多能维持使用几十年。世界能源不可能完全依靠裂变来解决。聚变能源尚有更多的技术障碍需要克服。人们在研制核武器过程中,自然会想到能否把核爆炸释放的能量安全地转化为电能,并且在利用过程中不会出现放射性污染,尽可能少用或不用放射性裂变材料和氚。1977年,苏联科学院院士А ·А萨哈洛夫在纽约发表的《核能与西方自由》一文中,曾把解决聚变能源的希望寄托在地下核爆炸爆室里。九十年代初,在中俄和平利用核爆炸双边讨论会上,曾提出了利用地下“纯聚变”核爆炸建造地下聚变电站的大胆设想。设想如图6.4所示。

图6.4     地下聚变电站回路示意图

    设想中的核爆炸发电,其基本技术要点如下:
    在地下大空腔中反复进行爆炸,重复使用。例如要建造一个106 千瓦的地下核爆电站,聚变放能大于90%,则可在地下建一个半径为68~80米的爆洞。扩大爆洞空间还可以减弱冲击波对洞壁的破坏效应。
    设计经济合算的核装置,最好不用氚和少用裂变材料。核装置要有尽可能高的聚变份额,同时要求系统对氚、钚、钍-233有较高的增殖因子。全俄技术物理研究所已设计出只烧氘的核装置,可达3万吨TNT当量。实际上初选核装置一般小于万吨为好。
    核装置在洞内反复爆炸,每次爆炸时往洞中喷液态钠约2~4万吨,以吸收大量爆炸能降低洞中温度,且显著减弱冲击波强度。钠作为工作介质,还要参与热交换。
    建立核燃料回收系统,回收氘、氚、铀、钚、钍等核材料,以保证核燃料的循环使用。
    由上可知,地下核爆电站一般由爆洞、核装置生产厂、核燃料回收厂和发电厂组成。爆洞与钠循环系统构成核爆电站的第一回路。如何降低爆洞工作温度和冲击波的破坏作用,这是设计的关键问题。一般热载体为钠和钾的混合物,热端可达6200C,冷端可达500C。可选用不锈钢作内衬,以花岗石作基岩。对于万吨以下的核爆炸,80米半径的爆洞洞壁的抗压安全系数大于10。
    1998年10月《核爆氘能能源学》的中译版一书中,推荐建造实验室型核爆燃烧锅炉的参数如下:
核装置约3千吨TNT当量。
爆炸频率,原理试验可为1次/月。如果发电能力120~240万千瓦,可选择10千吨TNT当量的核装置,爆炸频率每天6~12次。
爆室高度约130米,内半径约40米,体积约5×105立方米。
热载体混合物Na+K,T热≈6200C,T冷≈500C。
循环质量约26千吨,总质量为75千吨。
混凝土体积为1.2×106立方米。
钢质量约250千吨。
    科学家认为建造核爆电站技术上和工程上没有不可克服的障碍,投资强度不会超过我国大亚湾一座90万千瓦的核电站的投资额度。核爆电站消耗的仅是自然界中储量丰富的氘、锂和天然铀,因此,核爆电站是取之不竭的烧氘新能源。
    当前和平利用核爆能源的最大障碍,是怀疑会不会造成核扩散和带给人类社会不安定因素。但是随着时间的推移,不可避免地出现能源匮乏,人类终将清醒地用理智思考和妥善解决能源枯竭的问题。核爆发电问题,可以在建立和加强广泛而严密的国际监督机制的基础上,控制其消极因素,为造福人类服务。

概括一下就是除了zz不正确应该没有其他的了,而且回报十分巨大,如果日后用EAST那类装置无法实现成功这也不失为一种高效且简单的方法,目前最大问题应该是安防吧。

未来可期

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