高一化学 专题2 第四单元 核能素材 苏教版

核聚变一未来的新能源世界上的每一种物质都处于不稳定状态，有时会分裂或合成，变成另外的物质。物质无论是分裂还是合成，都伴随着能量的转移过程。大家熟知的原子弹利用的则是裂变原理，目前的核电站也是利用核裂变来发电的。核裂变虽然能产生巨大能量，但裂变堆的核燃料蕴藏极为有限，不仅其强大辐射会伤害人体，而且废料也很难处理，可能遗害千年。1946 年，第一颗原子弹在广岛上空引爆。此后不久，氢弹爆炸又获得成功。氢弹应用的正是聚变原理，这是人类利用核聚变能的首次成功尝试。两个氢原子合为一个氦原子，叫核聚变，太阳就因此释放出巨大能量。核聚变产生的能量比核裂变还要多，而其辐射却要少得多，而且核聚变燃料可以说是取之不尽、用之不竭的。氢弹威力无比，但却无法控制，一旦释放就无法挽回。是否可以控制聚变能，使之缓慢释放，造福人类呢?受控热核聚变反应类似太阳发光发热的过程，主要是氢的同位素氘和氚的原子核发生聚变反应产生能量，因此也被形象地称为“人造太阳”。核聚变较核裂变有两大优点。一是地球上蕴藏的核聚变能远比核裂变能丰富。据测算，每升海水含有 0．03 克氘，所以地球上仅在海水中就有 45 万亿吨氘。氘的发热量相当于同等煤的 2000 万倍，1 升海水所含的氘经过核聚变，就可提供相当于 300 升汽油燃烧后释放出的能量。地球上蕴藏的核聚变能约为核裂变能的 1000 万倍。至于氚，虽然自然界中不存在，但靠中子同锂作用可以产生，而海水中也含有大量锂。英国的一位学者曾做了个比喻，用一浴缸海水提取出的氘和一台个人电脑中的锂元素做原料，通过核聚变产生的能源足够一个人使用一辈子。把海水通过核聚变转化为能源，按目前世界能源消耗水平，可供人类用上亿年。锂是核聚变实现纯氘反应的过渡性辅助“燃料”，地球上的锂足够用 1 万～2 万年，我国羌塘高原锂矿储量占世界的一半，所以我国发展核聚变发电有着得天独厚的地理条件。第二个优点是既干净又安全。因为核聚变既不会产生污染环境的放射性物质，又不释放造成温室效应的气体，产生核废料，所以是干净的。同时受控核聚变反应可在稀薄的气体中持续地稳定进行，所以又是安全的。20 世纪 40 年代，人类通过重金属元素铀或钚的原子核分裂释放能量的原理，制造出原子弹，又找到了控制裂变、持续释放能量的方法，建造了核电站，实现了核能的和平利用。但是裂变核电站的原料是铀 235，不仅它在地球上的储量极其有限，而且存在放射性核废料的处理...