浅谈核聚变原理及新能源的发展方向

摘要：伴随着全世界范围内能源消耗的不断增加以及能源危机，积极地寻找新能源成为了不同国家关注的热点。在寻找新能源过程中还需要考虑环保以及可持续发展等相关要求。核聚变作为一种清洁能源，在缓解能源危机以及应用方面具有重要价值。本文主要对核聚变原理及新能源的发展方向进行分析。

关键词：核聚变；原理；新能源；发展方向

前言：

能源问题对于国家稳定、经济发展等均有着重要影响，同时与每个人的生活息息相关，我国虽然有着丰富的能源，但是由于人口众多，实际的能源消耗也较多，在这种情况下就需要积极地探寻新能源，通过对新能源的开发利用，一方面能够缓解我国的能源危机，另一方面新开发的清洁能源能够替代部分污染较大的能源，从而改善我国的环境问题。核聚变作为新能源的发展方向，众多学者对于核聚变问题进行了讨论。本文结合相关学者的研究，对核聚变原理及新能源的发展方向进行分析。

一、核聚变概述及其原理分析

聚变属于一种核能形态，可以给恒星、行星提供动力，在元素周期表中重元素形成过程中主要是对轻质元素实施组合排序，在聚变过程中人们发现了光热的来源。这是因为在太阳上，氢可以产生氮，在产生过程中会释放出巨大能量，这种能量相对于化学燃烧氢产生的能量可高达一万多倍。

核聚变属于一种核反应，有巨大的能量蕴藏在原子核中，原子核在变化期间还会大量的释放能量，核聚变过程与核裂变属于相反的核反应形式。核聚变过程中在铀原子爆裂后能够释放出大量的能量，在核聚变过程中通过将氢原子与大量热量融合，这样使得实际释放的能量更多，根据现代物理学研究，在核聚变过程中聚变释放的能量主要来源于宇宙中储藏在氢原子中的能量。参与核聚变反映的原始燃料为海水。相对于普通的汽油，核聚变过程中释放的能量可超出汽油1000万倍，根据有关学者的统计，226.8克水采用核聚变后所产生的能量相当于7万吨石油中包含的能量，因而核聚变中潜藏着巨大的能量资源，具有重要的应用价值[1]。

二、核聚变能源分析

核聚變过程中所需要的燃料主要是氘和氚，而这些很容易取得，通过对海水的提炼可以达到氘，根据初步统计，在海水中大约每7000个氢元素中会存在1个氘同位素，在氘提炼过程中的造价低，1公升海水中能够提炼出30mg的氘，这些氘在核聚变后所释放的能量与300L汽油燃烧所释放的能量相当；尽管自然界中没有氚的存在，但是在锂元素中通过提炼可以获得所需的氚。氚原子的获得可以通过氘氚核聚变过程中中子在反应器中对锂滋生围包层的碰撞产生。综合上述数据，每年1t的氘和10t的锂通过核聚变发电厂可以产生十亿瓦特的功率电能，这些产生的电能相当于燃烧200万t煤炭火力发电所产生的能力，同时也相当于燃烧130万 t石油所释放的能力。从核聚变的材料来源方面，氘氚都具有充足的来源，根据不完全统计，全世界范围内的海水中可以提炼出氘约为45万亿t，这些在核聚变反应后所释放的能量可以保证全世界连续使用100亿年，保证了全世界的能源供应。

核聚变能源的使用与核聚变能源自身的优势有着密切关系，相对于常规的普通能源，核聚变能源有着明显的优势，核聚变能源属于一种清洁能源，在应用过程中不会像常规的煤炭资源一样产生大量的污染，通过核聚变能源的使用可以减少常规煤炭资源的使用比例，由此还能够减少在整个过程中的煤炭资源释放能量对环境产生的不利影响；在可能的情况下，核聚变能源可以如同风能、太阳能一般应用到大型中心发电厂，将其转化为电能，这种产生能源的途径更加环保清洁，同时运行也不会受到天气因素的影响，不需要能源存储系统，也不需要对现有的电网进行改造；此外，核聚变在应用过程中所需要的土地资源、水资源相对较少，如果可以将核聚变过程中所产生的能量用于供暖、机械运作、生产等多个方面，则可取得较好的应用效果[2]。

根据现阶段的研究，核聚变反应堆能够在不同的条件下的燃烧时间较短，不会超过几秒钟在应用过程中需要的金属设备会随着时间的延长有轻微的放射性，在出现放射性后采取措施进行隔离即可，总体而言，危害较小。

三、核聚变清洁能源展望

核聚变作为一种清洁能源，不仅可以提供充足的能源，而且在整个核聚变反应以及应用过程中不会对环境产生影响，符合可持续绿色发展要求，因而在未来的能源利用方面具有重要的应用价值。近年来随着世界范围内的能源危机，核聚变被全世界公认为是能够解决人类能源危机的主要途径，因而世界上多个国家都在进行该方面的研究，比如：美国、日本、俄罗斯、中国、印度等，“国际热核聚变实验堆（ITER）计划”属于目前全球规模最大、影响最深远的一项国际科研合作项目，其中的ITER装置能够产生大规模核聚变反应的超导托克马克，ITER计划的实施结果能够保证全世界可以快速的使用聚变能，有效地解决长期以来不同国家存在的能源危机问题。当然现阶段，不同国家进行的研究主要处于实验阶段，而且在研究中也受到众多因素影响，而实验成功后与实际应用之间也有较多的问题需要处理，因而核聚变清洁能源从理论上分析具有重要的应用前景，但是具体的应用时间目前还不明确。

结束语：

尽管核聚变清洁能源具有众多优势，能够从根本上解决能源危机问题，但是由于实际操作过程较为复杂，因而距离实际应用还需要较长的探索之路。

参考文献：

[1]房俊文.浅谈核聚变能源——未来的清洁能源[J].中国西部科技，2012，11（03）：55-56.

[2]梁立振，胡纯栋.磁约束核聚变与托卡马克等离子体加热[C].安徽新能源技术创新与产业发展博士科技论坛论文集.2010.

作者简介：滕李鹤（2000.04.22—）男，汉族，内蒙古自治区赤峰市人，高中学历。endprint