受控热核聚变

1能源的需求 能源对于人类的生活和社会的发展极为重要.随着工业的进步,能源的需求益见迫切.煤、石油、天然气、风力、水力已早为人们习惯使用,地热、太阳能以及裂变核能亦已相继开发利用.但它们或受地区的限制,或存在污染的缺点使用都有不便,或与环境保护有碍,尤其矿石类燃料及天然气等在地球上储量有限,不断开掘,迟早会枯竭.表1表示全世界能源的估计.目前世界主要能源的消耗每年约需3×10 11GJ,表1数据依此估出,以后的消耗将续有增加,按其储量足供人类使用不过百年,而且煤和石油是化工的原材料,用作燃料,付之一炬,未免可惜.如果使用增殖堆发电,可以维持几万年,似是久远之计,但放射性废料的处理实是棘手问题.不久前美国三里岛事故和前苏联的切尔诺贝利泄漏使人深俱戒心.     

国际热核实验反应堆计划及其对中国核能发展战略的影响

随着世界人口增长和经济持续发展,能源短缺问题变得越来越严峻,世界各国都在努力寻找煤、石油、天然气等化石能源的替代能源.核聚变能具有清洁、高效、资源丰富等优点,是最有希望解决人类能源问题的途径之一.文章指出了发展核聚变能的重要性,回顾了磁约束聚变研究的历程,简述了国际热核实验反应堆(ITER)计划的进展及中国的相关研究情况,最后对中国核能发展战略作出展望.     

核能与聚变裂变混合能源堆

未来20年将是核能发展的一个关键时期.2035年左右,快堆有望投入商用;磁约束聚变、激光聚变、Z箍缩聚变也都有演示堆计划.聚变演示堆存在纯聚变与聚变裂变混合能源堆两种可能,而后者可降低聚变功率,缓解高能中子对材料的辐照损伤.另外,氘氚聚变供能时间有限.文章介绍了混合能源堆的概念.能源堆可充分利用铀资源,且后处理不涉及铀钚分离,有很好的防扩散性能.裂变堆、聚变堆、能源堆共同发展,可望使核能在不太长的时间内获得大规模应用,并可为人类提供千年以上的能源供应.     

钍基熔盐堆核能系统

裂变核能是保障能源增长需求和促进节能减排的重要手段。钍基核能具有中子增殖性能好、产生高放废料少和储量丰富等特点;熔盐堆作为第四代先进反应堆的6个候选堆之一,具有钍高效利用、高温制氢、无水冷却、适合小型模块化设计等优势和潜力。发展钍基熔盐堆,对中国的核能战略发展具有重要意义,将会有助于解决中国的能源和环境双重挑战。2011年1月,中国科学院启动战略性先导科技专项——钍基熔盐堆核能系统(TMSR),采取液态熔盐堆和固态熔盐堆两种堆型研发同时部署和相继发展的技术路线,致力于实现基于熔盐堆的钍资源高效利用和核能综合利用,为我国核能发展赢得先机。     

我国核能的现状和前景

国民经济的发展及人口的增长，使我国对能源的需求与日俱增．本文从资源、技术、经济及环境影响出发，论述了我国煤、石油、天然气、水能、太阳能、风能和核能的发展现状和前景，认为开发核能是解决我国能源、环境和交通问题的根本出路． 当前，压水堆是我国核电的主要堆型．在目前及今后一段时期，核电是我国利用核能的主要方向．到下世纪，能增殖核燃料的快堆将成为我国的主要堆型．我国的快堆开发，要走金属型核燃料快堆的道路．快堆使人类有充裕的时间，去迎接聚变堆时代的到来．     

聚变-裂变混合堆系统在能源战略中的地位及其设计中若干问题的分析

简要描述聚变-裂变混合堆在长期能源发展战略中的地位,着重计算分析具有不同类型的聚变堆芯和包层的混合堆生产电能和可裂变核燃料的能力,研究不同类型聚变-裂变混合堆与其支持的卫星堆(如压水堆)组合燃料循环系统生产电能的能力.指出以天然铀或贫化铀为燃料,水冷却的包层设计是一种经济可行、技术风险较小的设计方案.     

受控核聚变——现代物理学的一个重要前沿领域(之三)

 核聚变与核裂变可以说是核能的一对孪生兄弟.氘的聚变反应是在1934年世界上第一台加速器投入运行后不久就实现的,而铀的裂变反应直到1938年底才被发现.然而,裂变能源的发展一帆风顺而聚变能源的探索却道路曲折.早在1942年就建成了具有功率输出的实验性裂变反应堆,50年代就建成了商用核电站.而核聚变直到最近才基本证明了它的科学可行性,90年代可建成具有功率输出的实验反应堆,要到21世纪初才能发展商用聚变核电站.这是因为实现受控核聚变的条件实在太苛刻了!首先要使等离子体达到1亿度的极高温度,并且维持足够长的时间,以便产生足够多的聚变反应,释放大量的能量.     

受控核聚变——现代物理学的一个重要前沿领域(之三)

核聚变与核裂变可以说是核能的一对孪生兄弟.氘的聚变反应是在1934年世界上第一台加速器投入运行后不久就实现的,而铀的裂变反应直到1938年底才被发现.然而,裂变能源的发展一帆风顺而聚变能源的探索却道路曲折.早在1942年就建成了具有功率输出的实验性裂变反应堆,50年代就建成了商用核电站.而核聚变直到最近才基本证明了它的科学可行性,90年代可建成具有功率输出的实验反应堆,要到21世纪初才能发展商用聚变核电站.这是因为实现受控核聚变的条件实在太苛刻了!首先要使等离子体达到1亿度的极高温度,并且维持足够长的时间,以便产生足够多的聚变反应,释放大量的能量.     

聚变-裂变混合堆──中国发展增殖堆的道路

核能是21世纪的替代能源,远期靠聚变能,前期靠裂变能.地球上天然铀储量不多,必须充分利用丰产核238U和232Th.裂变增殖堆(快堆)和聚变增殖堆(聚变-裂变混合堆)是利用238U和232Th的两条主要途径. 聚变-裂变混合堆概念早在五十年代初就已提出[1].1960年,英国J.W.Weale的DT中子在天然铀铀柱中的宏观实验[2],为混合堆奠定了实验基础.六十年代开展了大量混合堆包层中子学理论和实验研究.1965年美国L.N.Loutai第一个提出融盐增殖包层的概念设计[3].1969年美国 L.M.Lidsky第一个提出“混合堆-裂变堆共生系统”概念[4].1972年美国J.D.Lee第一…     

Hobson文科物理教材选载⑥——核武器

译者说明:这次选登的是原书讨论核武器的几节,摘自原书的第16章.这一章介绍核能和释放核能的两种方法:聚变和裂变.它从聚变开始,第16.1节介绍氢的聚变,它是太阳辐射能的来源.第16.2节介绍核能曲线,在这条曲线上,核子的平均核能两头高,中间(在铁附近)低,这使核能在原则上能够通过裂变和聚变两种方法释放.