核电站是核聚变还是核裂变 | 利用核裂变发电

核电站利用的是核裂变反应。核电站的关键设备是核反应堆，它相当于火电站的锅炉，受控的链式反应就在这里进行。核聚变是氢原子的聚变，其威力大出核裂变几倍数十几倍，不易控制。核裂变是指原子核裂变，其能量可以控制，世界采用的是压水核反应堆，其中主要原料来自铀235，铀238等放射性矿藏，现在能把铀浓缩的国家屈指可数。

目前，世界各地的核电站都利用核裂变的原理，在这个过程中，一个原子分裂成更小的原子，同时释放出能量，然后用来驱动其他东西。

核聚变则是和核裂变完全相反的过程，但它也能产生巨大的能量。（虽然核聚变、核裂变、核衰变都释放核能，但衰变释放的能量不多，所以很少考虑利用）

如果你明白原理的话，你很快就会发现，在发电方面，聚变实际上比裂变更好。

图为：常规的几种发电方式

核聚变发电的优势

首先，核聚变比裂变需要更少的燃料，最重要的是，聚变是用氘(氢的一种同位素)作为燃料，这在自然界中是相当丰富的。

相比之下，裂变所需的燃料(铀、钚或钍)很难获得，而且贵得离谱！

此外，与裂变不同，聚变不会产生任何放射性废料，它只产生氦原子作为副产品，我们可以用各种方式利用它。

你在商场门口买的气球，很有可能就是氦气球，而且氦现在也变得稀缺，我们要登月的一个原因就是想要月球上的氦。

图为：核聚变和裂变的不同

另外，由于聚变不会像裂变那样产生失控的连锁反应，所以在聚变的情况下，实际上不存在熔毁（核反应堆因无法及时冷却而熔化造成的损毁）的风险。

那么问题来了，既然聚变这么好，在很多方面都优于裂变，为什么我们不利用核聚变来产生能量呢?

虽然我们利用聚变制造了氢弹，但是要利用它来发电，还有很长的路要走。其实有很多原因导致我们到现在都没法利用聚变，让我们来看看其中的一些吧:

能量需求高，材料消耗大

我们无法利用核聚变产生的能量的最大原因之一，是因为它对能量的要求高得令人难以置信。

我们知道核聚变需要一个初始的“点燃”反应，而这个初始反应需要至少1亿摄氏度的温度，这是太阳核心温度的6倍多。

图为：核聚变试验装置

现在，实验核聚变反应堆确实存在，而且正在发挥作用，但它消耗的能量远远超过产生的能量。

如果给核聚变提供的能量超过我们从它那里获得的能量，运行一个核反应堆就变得没有任何意义。

同时，我们不仅需要一种特殊的材料，当它被加热到1亿摄氏度时不发生变化，最重要的是，需要大量的液氦来保持整个装置的冷却。

难以维持和容纳聚变反应

核聚变反应一旦开始，就需要大量的额外能量来维持。因此，我们应该在最初的反应中产生足够多的能量，从而帮助其它原子聚变。除此之外，我们需要一个非常复杂和密集的设置来容纳整个反应。

在这里要提的是，现在中国在这方面技术处于世界领先水平，全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）已实现1亿摄氏度等离子体运行。

图为：中国“人造太阳”聚变模拟

EAST由一个甜甜圈形状的真空室组成，气体被泵入这个腔体，电流通过中心，使气体带电并形成等离子体，这种等离子体由很强的磁场容纳在腔内。

等离子体的形成是一个突破，因为这就是我们想要的，但是等离子体的导电性很高。本质上，它会形成自己的电流和磁场，因为它在周围快速移动，从而破坏了试图把它容纳在腔内的磁场，所以很难使其稳定安全。

另外，聚变反应产生的高能中子撞击反应堆壁，反应堆中面向等离子体的那一层叫做第一壁，这种辐射使大多数通常用于钢铁中的合金元素具有放射性。

所以即使技术上实现了核聚变，也很难找到合适的材料来维持和容纳这样的极端条件。

最后

由于切尔诺贝利、福岛等核事故的发生，而且“核”总是和原子弹、氢弹毁灭世界扯上关系，导致核能带给公众的都是“辐射危险”。

虽然现在核电站没有用核聚变发电主要还是技术问题，但技术的没法突破很大原因是资金。

因为任何与核能有关的东西通常很难让大众接受，所以很难得到大笔资金的支持，这种对技术和材料要求高的东西肯定要花不少钱。

说实话，核能(裂变或聚变)是我们今天能获得的“最清洁”和最安全的能源之一。

然而，要使核聚变成为技术上和经济上可行的过程，我们可能还需要几年时间。

一旦核聚变的能量被开发和控制，我们就再也不用担心能源耗尽了……永远！

中国控制原因装置运行温度

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