谈受控热核反应 [复制链接]

第2版()
专栏：科学知识

谈受控热核反应
中国科学院物理研究所　康寿万
随着科学技术的发展，人类对物质的认识也步步深入。分子，原子，原子核，一个个秘密的揭晓，使人类进入了利用原子能的新阶段。
大家知道，原子弹爆炸的能量，是重金属铀的原子核，在非常短的时间内连续分裂而放出来的。通常所说的原子能，就是指象铀这样一些质量很重的化学元素的原子核，在分裂的时候释放出来的能量。这种原子核分裂的过程，叫做裂变反应，放出的能量叫做裂变能。现在人们已经能够人为地控制这种裂变反应，不让它象原子弹那样一下子就反应了，而是缓慢地连续不断地放出能量来。原子能反应堆就是这样释放能量，从而实现了原子能的和平利用，出现了原子能发电站。美中不足的是，原子能发电站会产生出一些放射性很强的物质，必须采用特殊的防护措施。
除了裂变反应以外，还有一种获得原子能的办法，叫做聚变反应。聚变反应是一些质量很轻的化学元素，如氢、氦等元素的原子核聚合起来的过程，聚变反应放出来的能量，叫做聚变能。
能够产生聚变反应的化学元素有好多种，主要是氢的同位素氘（dāo刀）和氚（chuān川）。氢的原子核是一个质子，核外有一个电子。氘的原子核里除了有一个质子，还有一个中子。氚原子核里，则有一个质子，两个中子。两个氘核聚合起来，就会放出聚变能；一个氘核和一个氚核聚合起来，也会放出聚变能。
由于原子核都是带正电的，互相排斥，要使原子核能够克服排斥力而互相靠拢，甚至聚合起来，就要求原子核具有很高的速度。最普通的一种办法就是给原子核加热，达到几千万度甚至上亿度的高温。所以聚变反应通常也叫热核反应。
热核反应在自然界里是早已存在的。比如太阳，就是由于内部温度很高，使氢核聚合起来，每时每刻都释放出巨大的能量。
人造的热核反应只是在二十多年前才实现，这就是氢弹。氢弹里面装着氘和氚，还装着一颗原子弹。先爆炸原子弹，利用原子弹产生的高温，氘和氚就会进行激烈的热核反应，在一瞬间，放出巨大的聚变能，所以氢弹也叫做热核武器。
科学工作者为了利用热核反应的能量为工农业生产和人民生活服务，努力寻找人工控制热核反应的办法，这就是受控热核反应。研究受控热核反应的目的，就是建立热核反应发电站。这种发电站作为一种新的能源，有很多优点。一是聚变燃料产生的能量非常大。二是聚变燃料的储藏特别丰富，而且到处都有。三是环境污染比较小。
要建成一座热核反应发电站，必须把作为燃料的氘氚等气体，加热到大约摄氏一亿度的超高温。这在技术上是很不容易的。而且在这样的温度下，气体早已电离，成为高温高速的等离子体，即带正电的原子核和电子的混合物。
为了获得人们所需要的能量，就要求核聚变反应的次数多一些。要产生足够多的聚变反应，必须使高温高速的等离子体达到一定的密度，并且在一定的时间内约束在一起，不能跑掉，也不能与容器接触。这用普通的办法是难以办到的，只能用磁场来解决，使等离子体受到强磁场的作用，不会跑掉，也不会撞击管子。
当然，要造成一个热核反应发电站，还有一些其他的困难。所以，二十多年来，虽然有关的研究工作进展不小，但仍处在实验室的实验阶段。
（中央人民广播电台供稿）