哪些国家有核聚变技术

哪些国家有核聚变技术
哪些国家有核聚变技术

哪些国家有核聚变技术
聚变反应于1939年被发现,从而揭示了太阳能量产生的奥秘,人们开始注视氢核聚变反应,而原子弹的爆炸,才可能提供实现聚变反应所需的高温条件. 1949年8月,苏联原子弹爆炸试验成功,打破了美国对原子弹的垄断地位.为了保持对苏联的核优势,美国政界及科技界都相继有人提出要研制氢弹的建议.起初,科技界分为反对派和赞成派两派,但反对派占主流,他们认为,当时还不具备完成科研生产的条件;或认为,如果研制成功,其破坏性会危及人类社会的安全.后来,经过科学家特勒等人对政界有关人士不断施加影响,政界的麦克马洪、斯特劳斯和博登等人出于对苏联核力量的担优,鼎力支持核聚变弹的研究,这样赞成派逐惭转化成主流派.不久,美苏两国在时间相差不多的情况下,相继完成了核聚变实验并研制成功聚变弹.美国在1952年11月1日,首次完成世界上聚变弹的原理试验,而首先进行聚变弹试验的却是苏联,时间是1953年8月12日,也就是说苏联的核聚变的武器化过程先于美国完成,美国在1954年才进行聚变弹的武器化试验.
　　美国原始设计的氮弹是一个“湿式聚变弹”.它的核爆炸装置的装药是氢的同位素—液态的氘和氚,使之直接发生核聚变.这个爆炸装置是一个十分复杂的庞然大物,高6米,直径为1,8米,重65吨.它的内部有一个原子弹,作为聚变的起爆装置,由其产生高退环境.另有一个冷冻机,使氘和氚保持低温液态.它们在原子弹爆炸所产生的高温下直接聚合,从而发生比原子核的裂变反应剧烈得多的核变反应.1克氘和氚的很合物完全聚变为氢核时,所释放的能量约相当于8万吨TNT炸药,比1公斤铀235完全裂变时释放的能量约大4倍左右.由于“湿式聚变弹”是个庞然大物,难以在实战中使用,因此,1952年11月1日美国的“迈克”试验只能证明热核聚变原理是正确的,但还不能说明氢弹能成功地应用于实战.“湿式聚变弹”之所以笨重粗大,是由于它用的是低沮液态的氘和氚,因此就不得不配以重量和体积都较大的冷冻机.如果能够找到固体核装药,就可以缩小体积减轻重量.后来经过美国科学家特勒等人的苦心钻研,发现用固体氘化锂可取代低沮液态氘和氚,使“干式聚变弹”成为可能.握虽然早在1817年即为瑞典化学家阿尔维特桑发现,但发现它可以用作热核反应的核徽料,则是在50年代初的事.锂是一种非常活泼、重量轻的高能稀有金属.锂的一般工业用途很广,在国防工业上可作火箭、导弹和潜艇的高级固体徽料.它在自然界中有锂6和理7两种德定同位素.其中锂6占7.5%,经中子照射后,会生成氢的同位素低,是制造氢弹的重要原料.氘化锂在燃烧时,主要进行氘一中子的循环反应.1公斤理在热核反应中所释放的能量,相当于5万吨优质煤;1公斤氘化锂所产生的爆炸的威力相当于5万吨烈性炸药的威力.用氘化钮作为聚变弹装药,即可取代液态氘和氮.由于取消了笨重粗大的冷冻机,一枚百万吨级的聚变弹也就可减小到几公斤重.
　　特勒设计的聚变弹可简要表述为裂变一聚变一裂变,亦即先由一个裂变装置起引爆作用;裂变的中子与氘化锂中的理核发生反应,形成氮与氮,氘与氘发生聚变并放出更多的中子;这些中子撞击在铀238上,又引发裂变.这就是最初研制的聚变弹.由于它经历了裂变一聚变一裂变三个变化过程,故又称三相弹.聚变弹的毁伤因素和作用与裂变弹相同,但威力却大得多.裂变弹的威力通常为几百至几万吨TNT当量,而聚变弹的威力可大至几千万吨TNT当量,世界上当量最大的氢弹是苏联在1961年10月30日试验的氢弹,当量为5800万吨.衡量聚变弹研制水平的标志不是当量的大小,而是其威力与质量变的比值(又称比威力).进人80年代,美国的MX导弹的核弹头,其分导的每个弹头约200公斤.其威力却可达50万吨TNT当量.
　　1952年氢弹试验的成功,促使人们去考虑如何控制热核反应,从而有了实现热核反应的条件“劳逊判据”.继之人们又考虑如何才能约束高温等离子体,从磁约束、惯性约束到托卡马克异军突起(在前苏联T-3托卡马克装置上克服了巨大的宏观稳定性),再到等离子体参数达到接近聚变堆的水平(19851990年在TFTR, JET, JT-60U上),最后提出ITER计划用共同建造聚变实验堆来验证科学可行性及部分工程可行性(19872005年).磁约束聚变的发展费了这么长的时间,一方面是对约束高温等离子体了解不够,工程太复杂,另一方面国际合作往往陷于政治上的“扯皮”.如ITER的“合作”与“选址”就费了5,6年.若ITER建造到2015年,再考虑建造商用示范堆(DEMO)到2030年验证工程可靠性,聚变能源的商用化只可望在本世纪中页实现.
　　氢弹又称热核弹或热核武器,它是利用原子弹爆炸的能量做为“扳机”,将聚变燃料加热至几千万开以上,使之发生自持的聚变反应,在瞬间释放出巨大的能量.其威力在几十万至几千万吨梯恩梯当量.
　　最初美国曾于1952年11月1日用液态的氘作燃料,做成一个重65吨的热核装置,虽然爆炸威力超过1000万吨梯恩梯当量,但不实用.1953年8月1日苏联试验了用氘化锂一6作热核装料的氢弹,重量小得多.氘化锂是固态化合物,化学性质相当稳定.尤其巧妙的是它的反应过程,首先将原来裂变反应堆中进行的锂一6吸收中子造氚反应,直接“挪”到弹中进行,由扳机来的中子造出的氚立即与其近旁的氘进合聚变反应;氘氚聚变产生的中子,或者很快与锂一6反应造出氚来,或者引发外壳的铀-238裂变既释放能量又产生近三个中子反回一部分来造氚;如此反复而一代一代的循环,使氘与同步消耗而能达到很高的燃耗.每燃烧一公斤氘化锂-6可释放1. 5万吨梯恩梯当量,由于氘化没有临界质量的限制,可在弹中“无限制”地装入,从而可使氢弹的威力大为提高.
　　我国相关研究也取得一定的成绩.还有日本