可控核聚變為什麼不以氫元素為原料,而已氘和氚為原料呢?氘和氚含量不是更少么?
核物理
磁約束的話,質子聚變需要的溫度更高,因而對約束的要求也會更高。在現在這個氘氚聚變的約束條件都很難滿足的技術條件下,過於急躁的開始搞質子聚變無疑是不可行的。
當然我知道題主的問題在哪——太陽也是質子聚變提供能量的。然而實際上太陽的能量密度非常的低,即便我們能夠做到相似的約束也不可能將其用於聚變發電,目前來看,托卡馬克/仿星器為主的磁約束應該還會是發展的主要方向。
綜上,路要一步一步走,飯要一口一口吃。先把臨界溫度最低的氘氚聚變玩的差不多了,再搞臨界溫度高的嚇人的氦3與質子聚變也不遲。
謝邀,好久不接觸核物理了,憑印象說一下吧。
1. 目前實現的核聚變中質子和中子數是守恆的。我們知道,H剝離掉電子就是一個質子,要想聚變成更重的原子核還得需要中子,而氘氚核中含有中子。
2. 不同的原子核有一個指標叫比結合能,按照原子量排列可以畫出比結合能曲線,如下圖,排在前面的是H D T。理論上原料選取比結合能越小的核越好,所以H D T被看上了,甚至還有He。但是在這幾種輕核中,H達不到反應條件,He的儲量不多(這也是月球的價值之一,月壤中有豐富的He-3,是很好的聚變材料),所以性價比最高的目前就是D T 了。
3. 質子也不是不能轉變成中子,但是反應條件比較苛刻,地球上目前實現不了。
想起別的再補充~時間不多,簡單地科普一下:
核聚變的核心機制是強相互作用(strong force)將不同原子的核子(中子和質子)結合在一起。
氫原子核是單一質子,質子與質子間的相互作用大部分時間由核子間庫侖力(coulomb force)主導,靜電場太強,兩個質子無法接近,無法讓強相互作用發揮主要作用。這種聚變發生概率極小。
但當原子核相互靠近到接近強相互作用的範圍是,核子有很大概率突破庫侖力相互排斥的阻礙(量子隧穿),最終相互吸引到一起。而強相互作用的範圍與原子核半徑相近。
如果拋開過多的理論分析,可以說:電荷越小,原子核半徑越大的原子核之間更易發生聚變。
綜上,同樣帶一個正電荷,原子核半徑大了很多的氘和氚更易發生聚變。
還望批評。
謝邀,正迷惑這兩天為啥總有人邀請我回答核物理相關問題呢,看了看自己的簡介明白了,啊!是「大明王恭廠核物理研究所主任」……題主,我愛莫能助
通俗地說,就是用氘和氚做核燃料,更容易點火,燃燒溫度更低,也更容易控制。
氘和氚不就是氫元素的一種嗎?
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