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2023-01-30
重聚變的技術(shù)原理是什么 如何才能實(shí)現(xiàn)重聚變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)呢
更新時(shí)間：2022-09-05 15:51:24作者：未知
在我國的國產(chǎn)科幻電影《流浪地球》當(dāng)中，為了避免太陽發(fā)生氦閃導(dǎo)致人類滅絕，人類便帶著地球“逃離”太陽系，向半人馬座α星的比鄰星進(jìn)發(fā)。而在此過程當(dāng)中，驅(qū)動(dòng)地球脫離原本圍繞太陽軌道的行星推進(jìn)器，就起到了至關(guān)重要的作用。
在影片中，這些等離子體發(fā)動(dòng)機(jī)消耗的能源是“重聚變”，那么這種重元素的聚變，到底是一種什么樣的反應(yīng)，又能生成多么大的能量呢？
提到了“聚變”，相信許多了解一些物理知識(shí)的朋友，一定知道這其實(shí)是核反應(yīng)的一種，也就是我們?nèi)祟惸壳澳軌蚴褂玫摹敖K極能源”原子能，其中的“核聚變”。
至于重元素，指的也就是原子序數(shù)比較大，原子核內(nèi)質(zhì)子和中子數(shù)比較多，相對(duì)原子質(zhì)量較“重”的元素。這些重元素發(fā)生核聚變生成相對(duì)原子質(zhì)量更“重”的元素，同時(shí)釋放出的能量的過程，也就是“重聚變”。
目前我們?nèi)祟愱P(guān)于核聚變的掌控，還只能做到非常初級(jí)的階段，只能讓氫元素這種質(zhì)量比較輕的元素發(fā)生聚變，生成氦元素同時(shí)釋放出巨大的能量。
氫元素發(fā)生核聚變能夠釋放出多少的能量？地球上1公升海水當(dāng)中0.02%的重水，作為原料發(fā)生核聚變反應(yīng)，釋放出的能量大概就相當(dāng)于燃燒300公升的汽油，而且生成的物質(zhì)是氦元素，也就是氦氣，是一種非常環(huán)保和清潔的能源。
但是核聚變反應(yīng)是非常劇烈的，短時(shí)間內(nèi)釋放出的巨大能量，對(duì)于人類而言也是“不可控”的，因此只能應(yīng)用在氫彈這樣的核武器當(dāng)中。以人類目前的科技水平，最多也實(shí)現(xiàn)100多秒的可約束核聚變，想要讓核聚變像核裂變那樣，成為供應(yīng)人類能耗的能源，還有很長的路要走——順便很驕傲地說一句，這個(gè)世界記錄目前是我們中國創(chuàng)造的，在可控核聚變的研究方向上，中國走在世界的最前列。
至于在《流浪地球》中的重聚變，原理上是和氫元素的核聚變相同的，但是需要的反應(yīng)條件會(huì)更加極端。氦元素大概需要1億度左右的溫度的條件下，才能夠發(fā)生核聚變反應(yīng)，生成碳元素。至于原子序數(shù)更高的元素，比結(jié)合能（結(jié)合能和核子數(shù)之比）在鐵元素達(dá)到最大，所以理論上鐵元素是核聚變反應(yīng)的終點(diǎn)，這也是宇宙中存在許多鐵元素的原因之一。