12月5日,美国能源部宣布,在加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)所设立的国家点火装置(NIF)中,首次实现了可控核聚变的“净能量增益”,一石激起千层浪,引起了全球科学界、媒体和大众的广泛关注。到底什么是核聚变?“净能量增益”意味着什么?人类真的从此进入了“无限能源”的阶段了吗?
下面我尝试用“三分钟读懂”的风格,以问答的形式,给大家介绍这方面的基础知识。
- 首先,到底什么是核聚变?
爱因斯坦在狭义相对论中,提出了质能方程E=mc^2,其中E表示能量,m表示质量,c表示光速,即质量和能量之间可以通过这种方式相互转化。由此基础上,人们得出了核能的原理,即通过质量的损失,来获得能量。
核能可以通过以下两种方式获得:
1、一种是核裂变,即把一个重元素裂变为两个轻元素。简单计算可知,一克铀235的裂变,可以产生810亿焦耳的能量。这就是原子弹和核电站的工作原理。
2、另外一种是核聚变,就是从两个轻元素聚变成一个重元素。最为常见的是氘(Deuterium)和氚(Tritium)聚变,形成成氦,如下图所示(即3H+2H→4He+n+17.6MeV&