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刘子奚

硕士生导师
教师姓名:刘子奚
电子邮箱:
学历:研究生(博士)毕业
联系方式:微信zxliu316
学位:理学博士学位
职称:副教授
毕业院校:中国科学院大学
所属院系:核科学技术学院
学科:物理学    
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研究方向
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热核聚变

核聚变是将轻元素聚合成重元素(比如氢到氦)的过程,它会释放出大量的能量,这是我们太阳以及所有其他恒星创造光和热的方式。

科学家们目前正试图在地球上去驾驭聚变能源。目标是建造热核聚变电站,该发电站会拥有无限的燃料并且对环境的影响比任何其他能源方式都要小。但是,实现这个目标并不容易,因为核聚变只能发生在极高的温度下,而在这种情况下,所有物质都是以等离子体的形式存在,即超热的一团电离气体。在恒星中,巨大的引力加热并约束住了这团等离子体。在没有引力的帮助下,科学家们必须用其他方法去约束等离子体。世界上的科学家正在使用两种替代方法:第一种是使用强磁场对带电粒子施加的束缚力,第二种是使用强大的激光来压缩并加热等离子体,KTX实验室的科学家们正在研究第一种方法。这项事业如果成功,人们将可以从“人造恒星”中获得源源不断地能源满足人类迅速增长能源需求,并开启人类驶向”星辰大海“的星际征程。


核聚变是宇宙的能量来源,维持了所有恒星(包括我们的太阳)绚烂夺目的光芒。在恒星内部,超过1000万度的温度使得恒星的主要成分:氢能够融合在一起,产生另一种元素:氦。恒星可以维持数十亿年的聚变能量释放,正式因为它的燃料是氢这种宇宙中最为丰富的元素,而且每次的聚变过程都会释放出惊人的能量,大约是标准化学反应中释放的能量的1000万倍。正是因为这些特点,核聚变被认为是一种非常具有吸引力的能源取得方式。核聚变的燃料在普通海水中就非常丰富,以至于可以认为是取之不尽的。核聚变过程需要非常高的温度,一旦失控也能很快降温结束聚变的反应过程,不存在核裂变中一旦失控导致连锁反应而产生的灾难性后果,再加上聚变反应本身不产生长期的放射性产物,只有氦,所以核聚变的安全性是毋庸置疑的。另外核聚变随着技术的发展,是可以像裂变一样,实现在紧凑的中央装置中生产大量的电力,这就意味着它的部署是可以在数十年的时间范围内影响到我们的能源结构。