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华 北 电力 大 学 硕 士 学 位 论 文 售合- 崔参 日 l兰旨 二月勺 门 阵 J l 厂 刁 能 源 是 社 会 发 展 的基 石 。地 球 上 可 以提 供 的 能源 资 源 是 有 限 的 ， 除 了可 以重 复 产 生 的 水 力 、 生 物 能 、风 能 、潮 汐 等 资 源 外 ，一 切 化 石 燃 料 资源 如 石 油 、煤 炭 、天 然 气 和 其 他 可 燃 气 体 ，都 只 能越 用 越 少 ，有 的 己近 枯 竭 。而 今 ，化 石 能 源 面 临 “危 机 ”， 同 时 又 对 环 境 造 成 严 重 污 染 。 为 改 善 地 球 环 境 ，缓 解 即 将 来 临 的 能 源 危 机 和 实 现 人 类 未 来 清 洁 能 源 利 用 ，能够 替 代 化 石 燃 料 的下 一 代 能源 ，就 是 现 在 最 有 前 途 、 最 受 重 视 的 原 子 能 了 。 核 能 包 括 重 核 裂 变 和 轻 核 聚 变 所 释 放 的 能 量 。 因 为 裂 变 需 要 的 铀 等 重 金 属 元 素 在 地 球 上 含 量 稀 少 ， 而 且 ， 常 规 裂 变 反 应 堆 会 产 生 放 射 性 较 强 的 核 裂 变 产 物 ( 俗 称 核 废 物 ) ， 这 些 因 素 限 制 了 裂 变 能 的 发 展 。 为 此 ， 一 种 崭 新 的 原 子 能 源 一 受 控 核 聚 变 能 源 汇’l开 始 受 到 关 注 。 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 。聚 变 反 应 的燃 料 是 轻 核 ，特 别 是 氖 、氖 、氦 一3和 钾 ，其 中氖 和 铿 在 地 球 上 几 乎 可 以说 是 无 穷 尽 的 。第 二 个 优 点 是 既干 净 又 安 全 。 因 为 核 聚 变 不 产 生 二 氧 化 碳 和 二 氧 化 硫 等 有 害 气 体 ， 也 不 会 像 核 裂 变 那 样 产 生 大 量 裂 变 产 物 ， 特 别 是 半 衰 期 长 的 钢 系 元 素 。 核 聚 变 的 反 应 产 物 是 无 放 射 性 的 惰 性 气 体 氦 ， 中 子 对 堆 结 构 材 料 的 活 化 也 只 是 产 生 少 量 较 容 易 处 理 的 短 寿 命 放 射 性 物 质 ， 所 以 是 干 净 的 。 同 时 受 控 核 聚 变 反 应 中 ， 聚 变 燃 料 是 按 一 定 速 度 和 数 量 加 入 ， 任 何 时 候 在 反 应 室 内 的 聚 变 燃 料 数 量 都 不 大 ，在 进 行 核 聚 变 反 应 时 ， 即使 失控 也 不 会 产 生 严 重 事 故 。所 以又 是 安 全 的 。 因 此 ， 从 长 远 看 ， 发 展 核 聚 变 能 源 对 我 国 乃 至 全 球 解 决 能 源 问 题 都 是 至 关 重 要 的 。 1. 1 核 聚 变 及 其 实 现 核 聚 变 反 应 〔’一4] 核 聚 变 是 一 种 在 太 阳 和 其 它 恒 星 中 持 续 发 生 的产 生 能 量 的 核 反 应 。 在 太 阳 中 ， 温 度 高 达 1.0一1. 5 千 万 摄 氏 度 ， 通 过 核 聚 变 反 应 ， 氢 不 断 被 转 化 为 氦 ， 从 而 产 生 能 量 ， 发 出 光 和 热 。 在 地 球 _卜人 工 可 能 利 用 的 轻 核 聚 变 反 应 主 要 有 以 下 几 种 : T + D 。全He + n + 17.58M eV (l一1) D 十D 。了He + n + 3.27M ev (l一2 )  华 北 电力 大 学 硕 士 学 位 论 文 D + D 分 T + P + 4 .0 4 M e V (l一3 ) D + ，价 分 4价 + p + 18 .34 M eV (l一4 ) 但 其 中 最 具 吸 引 力 的 还 是 氖 氖 反 应 ， 因 为 其 反 应 截 面 最 大 且 实 现 的 条 件 最 容 T + D 。尝价 (3.SM eV )+ n(14.IM eV ) (l一5) 上 式 中 ， 氖 和 氖 的 静 止 质 量 之 和 大 于 Q 粒 子 和 中 子 静 止 质 量 之 和 ， 根 据 爱 因 斯 坦 的 质 能 公 式 E = Am 。’，此 核 反 应 释 放 的 能 量 为 17 .6M ev ，其 中 中子 动 能 为 14 . IM ev ， a 粒 子 的 动 能 为 3 . SM ev 。 地 球 上 氖 的 储 量 非 常 丰 富 ，它 可 以