摘要：伴隨著全世界范圍內(nèi)能源消耗的不斷增加以及能源危機(jī)，積極地尋找新能源成為了不同國家關(guān)注的熱點(diǎn)。在尋找新能源過程中還需要考慮環(huán)保以及可持續(xù)發(fā)展等相關(guān)要求。核聚變作為一種清潔能源，在緩解能源危機(jī)以及應(yīng)用方面具有重要價(jià)值。本文主要對核聚變原理及新能源的發(fā)展方向進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：核聚變；原理；新能源；發(fā)展方向

前言：

能源問題對于國家穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等均有著重要影響，同時與每個人的生活息息相關(guān)，我國雖然有著豐富的能源，但是由于人口眾多，實(shí)際的能源消耗也較多，在這種情況下就需要積極地探尋新能源，通過對新能源的開發(fā)利用，一方面能夠緩解我國的能源危機(jī)，另一方面新開發(fā)的清潔能源能夠替代部分污染較大的能源，從而改善我國的環(huán)境問題。核聚變作為新能源的發(fā)展方向，眾多學(xué)者對于核聚變問題進(jìn)行了討論。本文結(jié)合相關(guān)學(xué)者的研究，對核聚變原理及新能源的發(fā)展方向進(jìn)行分析。

一、核聚變概述及其原理分析

聚變屬于一種核能形態(tài)，可以給恒星、行星提供動力，在元素周期表中重元素形成過程中主要是對輕質(zhì)元素實(shí)施組合排序，在聚變過程中人們發(fā)現(xiàn)了光熱的來源。這是因?yàn)樵谔柹希瑲淇梢援a(chǎn)生氮，在產(chǎn)生過程中會釋放出巨大能量，這種能量相對于化學(xué)燃燒氫產(chǎn)生的能量可高達(dá)一萬多倍。

核聚變屬于一種核反應(yīng)，有巨大的能量蘊(yùn)藏在原子核中，原子核在變化期間還會大量的釋放能量，核聚變過程與核裂變屬于相反的核反應(yīng)形式。核聚變過程中在鈾原子爆裂后能夠釋放出大量的能量，在核聚變過程中通過將氫原子與大量熱量融合，這樣使得實(shí)際釋放的能量更多，根據(jù)現(xiàn)代物理學(xué)研究，在核聚變過程中聚變釋放的能量主要來源于宇宙中儲藏在氫原子中的能量。參與核聚變反映的原始燃料為海水。相對于普通的汽油，核聚變過程中釋放的能量可超出汽油1000萬倍，根據(jù)有關(guān)學(xué)者的統(tǒng)計(jì)，226.8克水采用核聚變后所產(chǎn)生的能量相當(dāng)于7萬噸石油中包含的能量，因而核聚變中潛藏著巨大的能量資源，具有重要的應(yīng)用價(jià)值[1]。

二、核聚變能源分析

核聚變過程中所需要的燃料主要是氘和氚，而這些很容易取得，通過對海水的提煉可以達(dá)到氘，根據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，在海水中大約每7000個氫元素中會存在1個氘同位素，在氘提煉過程中的造價(jià)低，1公升海水中能夠提煉出30mg的氘，這些氘在核聚變后所釋放的能量與300L汽油燃燒所釋放的能量相當(dāng)；盡管自然界中沒有氚的存在，但是在鋰元素中通過提煉可以獲得所需的氚。氚原子的獲得可以通過氘氚核聚變過程中中子在反應(yīng)器中對鋰滋生圍包層的碰撞產(chǎn)生。綜合上述數(shù)據(jù)，每年1t的氘和10t的鋰通過核聚變發(fā)電廠可以產(chǎn)生十億瓦特的功率電能，這些產(chǎn)生的電能相當(dāng)于燃燒200萬t煤炭火力發(fā)電所產(chǎn)生的能力，同時也相當(dāng)于燃燒130萬 t石油所釋放的能力。從核聚變的材料來源方面，氘氚都具有充足的來源，根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全世界范圍內(nèi)的海水中可以提煉出氘約為45萬億t，這些在核聚變反應(yīng)后所釋放的能量可以保證全世界連續(xù)使用100億年，保證了全世界的能源供應(yīng)。

核聚變能源的使用與核聚變能源自身的優(yōu)勢有著密切關(guān)系，相對于常規(guī)的普通能源，核聚變能源有著明顯的優(yōu)勢，核聚變能源屬于一種清潔能源，在應(yīng)用過程中不會像常規(guī)的煤炭資源一樣產(chǎn)生大量的污染，通過核聚變能源的使用可以減少常規(guī)煤炭資源的使用比例，由此還能夠減少在整個過程中的煤炭資源釋放能量對環(huán)境產(chǎn)生的不利影響；在可能的情況下，核聚變能源可以如同風(fēng)能、太陽能一般應(yīng)用到大型中心發(fā)電廠，將其轉(zhuǎn)化為電能，這種產(chǎn)生能源的途徑更加環(huán)保清潔，同時運(yùn)行也不會受到天氣因素的影響，不需要能源存儲系統(tǒng)，也不需要對現(xiàn)有的電網(wǎng)進(jìn)行改造；此外，核聚變在應(yīng)用過程中所需要的土地資源、水資源相對較少，如果可以將核聚變過程中所產(chǎn)生的能量用于供暖、機(jī)械運(yùn)作、生產(chǎn)等多個方面，則可取得較好的應(yīng)用效果[2]。

根據(jù)現(xiàn)階段的研究，核聚變反應(yīng)堆能夠在不同的條件下的燃燒時間較短，不會超過幾秒鐘在應(yīng)用過程中需要的金屬設(shè)備會隨著時間的延長有輕微的放射性，在出現(xiàn)放射性后采取措施進(jìn)行隔離即可，總體而言，危害較小。

三、核聚變清潔能源展望

核聚變作為一種清潔能源，不僅可以提供充足的能源，而且在整個核聚變反應(yīng)以及應(yīng)用過程中不會對環(huán)境產(chǎn)生影響，符合可持續(xù)綠色發(fā)展要求，因而在未來的能源利用方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值。近年來隨著世界范圍內(nèi)的能源危機(jī)，核聚變被全世界公認(rèn)為是能夠解決人類能源危機(jī)的主要途徑，因而世界上多個國家都在進(jìn)行該方面的研究，比如：美國、日本、俄羅斯、中國、印度等，“國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）計(jì)劃”屬于目前全球規(guī)模最大、影響最深遠(yuǎn)的一項(xiàng)國際科研合作項(xiàng)目，其中的ITER裝置能夠產(chǎn)生大規(guī)模核聚變反應(yīng)的超導(dǎo)托克馬克，ITER計(jì)劃的實(shí)施結(jié)果能夠保證全世界可以快速的使用聚變能，有效地解決長期以來不同國家存在的能源危機(jī)問題。當(dāng)然現(xiàn)階段，不同國家進(jìn)行的研究主要處于實(shí)驗(yàn)階段，而且在研究中也受到眾多因素影響，而實(shí)驗(yàn)成功后與實(shí)際應(yīng)用之間也有較多的問題需要處理，因而核聚變清潔能源從理論上分析具有重要的應(yīng)用前景，但是具體的應(yīng)用時間目前還不明確。

結(jié)束語：

盡管核聚變清潔能源具有眾多優(yōu)勢，能夠從根本上解決能源危機(jī)問題，但是由于實(shí)際操作過程較為復(fù)雜，因而距離實(shí)際應(yīng)用還需要較長的探索之路。

參考文獻(xiàn)：

[1]房俊文.淺談核聚變能源——未來的清潔能源[J].中國西部科技，2012，11（03）：55-56.

[2]梁立振，胡純棟.磁約束核聚變與托卡馬克等離子體加熱[C].安徽新能源技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展博士科技論壇論文集.2010.

作者簡介：滕李鶴（2000.04.22—）男，漢族，內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市人，高中學(xué)歷。endprint