重聚变的技术原理是什么 如何才能实现重聚变的链式反应

在我国的国产科幻电影《流浪地球》当中,为了避免太阳发生氦闪导致人类灭绝,人类便带着地球“逃离”太阳系,向半人马座α星的比邻星进发。而在此过程当中,驱动地球脱离原本围绕太阳轨道的行星推进器,就起到了至关重要的作用。

在影片中,这些等离子体发动机消耗的能源是“重聚变”,那么这种重元素的聚变,到底是一种什么样的反应,又能生成多么大的能量呢?

重聚变链式反应_重聚变技术原理_重聚变发动机原理是什么_中国历史网

提到了“聚变”,相信许多了解一些物理知识的朋友,一定知道这其实是核反应的一种,也就是我们人类目前能够使用的“终极能源”原子能,其中的“核聚变”。

至于重元素,指的也就是原子序数比较大,原子核内质子和中子数比较多,相对原子质量较“重”的元素。这些重元素发生核聚变生成相对原子质量更“重”的元素,同时释放出的能量的过程,也就是“重聚变”。

目前我们人类关于核聚变的掌控,还只能做到非常初级的阶段,只能让氢元素这种质量比较轻的元素发生聚变,生成氦元素同时释放出巨大的能量。

氢元素发生核聚变能够释放出多少的能量?地球上1公升海水当中0.02%的重水,作为原料发生核聚变反应,释放出的能量大概就相当于燃烧300公升的汽油,而且生成的物质是氦元素,也就是氦气,是一种非常环保和清洁的能源。

重聚变链式反应_重聚变技术原理_重聚变发动机原理是什么_中国历史网

但是核聚变反应是非常剧烈的,短时间内释放出的巨大能量,对于人类而言也是“不可控”的,因此只能应用在氢弹这样的核武器当中。以人类目前的科技水平,最多也实现100多秒的可约束核聚变,想要让核聚变像核裂变那样,成为供应人类能耗的能源,还有很长的路要走——顺便很骄傲地说一句,这个世界记录目前是我们中国创造的,在可控核聚变的研究方向上,中国走在世界的最前列。

重聚变链式反应_重聚变技术原理_重聚变发动机原理是什么_中国历史网

至于在《流浪地球》中的重聚变,原理上是和氢元素的核聚变相同的,但是需要的反应条件会更加极端。氦元素大概需要1亿度左右的温度的条件下,才能够发生核聚变反应,生成碳元素。至于原子序数更高的元素,比结合能(结合能和核子数之比)在铁元素达到最大,所以理论上铁元素是核聚变反应的终点,这也是宇宙中存在许多铁元素的原因之一。