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可控核聚变是指在人工控制的条件下,使轻原子核如氘和氚结合成较重的原子核,并释放出巨大能量的过程。这里的可控意味着能够稳定地维持聚变反应,并从中提取能量。其最终目标是为人类提供一种清洁、安全、几乎无限的能源。
核聚变需要极端的物理条件才能发生。首先需要超高温度,至少一亿摄氏度以上,这比太阳核心温度还要高。其次需要极高的压力和密度,以克服原子核之间的库仑斥力。可控核聚变的最大挑战就是在地球上人工创造并长期维持这些极端条件。
为了实现可控核聚变,科学家们开发了两种主要的约束方式。第一种是磁约束,最典型的是托卡马克装置,它利用强大的磁场来约束高温等离子体。第二种是惯性约束,也就是激光聚变,通过多束激光同时照射燃料球,在极短时间内压缩燃料实现聚变反应。
可控核聚变具有巨大的优势。首先它是清洁能源,不产生碳排放和长期放射性废料。其次非常安全,不会发生核泄漏或爆炸。燃料来源丰富,海水中含有大量的氘。但同时也面临巨大挑战,包括等离子体控制等技术难题,以及建设和维护的高昂成本。
总结一下我们学到的内容:可控核聚变是轻原子核结合释放巨大能量的过程。它需要极端的物理条件,包括超高温度、极高压力和高密度。科学家们开发了磁约束和惯性约束两种主要技术路线。可控核聚变具有清洁、安全、燃料丰富的巨大优势,是人类未来理想的清洁能源解决方案。