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網友問:氦3能否實現可控核聚變,需要怎樣的反應條件?

氦3可以作為可控核聚變材料,而且也是未來最重要的清潔核聚變材料,但是氦3的聚變條件,比氫元素(氕氘氚)的聚變條件還高。

可控核聚變技術是各國研究的重點項目,在托卡馬克裝置轉中,可以做到能量因子Q(輸出能量/輸入能量)大於1,但是還無法實現商業化運行。

目前可控核聚變的材料,是氫的同位素氘與氚,因為氘核與氚核的聚變條件是最低,而且釋放能量也相當巨大,核聚變總反應方程式為:

3H 2H4He n,ΔE=17.6MeV;

該反應在托卡馬克裝置中,需要上億度才能進行;在太陽內部也進行著氫元素的核聚變,但是太陽內部壓力高達3000億個大氣壓,所以反應溫度只需要1000萬度。

氦3也可以進行核聚變反應,聚變後生成氦4和氕核,反應方程式為:

3He 3He4He 2(1H),ΔE=12.860MeV;

其中氕核(質子)很容易被屏蔽掉,該反應沒有中子和高能射線生成,不會有核輻射,所以氦3也被譽為未來最理想的清潔核能源。

但是氦3的反應溫度更高,條件更為苛刻,目前的可控核聚變研究,還在攻克氫元素的聚變技術;而且氦3在地球上的含量太少,全球能被開採的氦3,加起來也就半噸左右,而且提純成本非常高。

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