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月球基地最大的用途,不是开采核聚变原料吗?
月球富含太阳风吹来的几百万吨氦3,优点是聚变时产生带正电荷的质子,能被电场捕获利用,不会形成高穿透的中子辐射。缺点是点火温度太高、反应太困难。
氦3聚变点火温度折合8亿摄氏度,是氘氚DT核聚变点火温度1亿摄氏度的约8倍。
核聚变点火三重积:温度、离子浓度、约束时间。氦3所需要的三重积是氘氚DT方案的约67倍。
氦3核聚变的反应截面太小,所需温度太高,目前地球儿人只掌握了磁约束方案,勉强能够得着氘氚DT核聚变发电。
氘氘DD方案点火温度大约5亿摄氏度,是氘氚DT的5倍。点火三重积是DT的17倍。
氦3聚变反应截面0.2靶恩,氘DD聚变反应截面1靶恩,氚DT聚变反应截面5靶恩。
地球海水富含氘D,氘D资源近乎无穷无尽。
氚T半衰期12年太短,地球几乎不含氚T,需要利用氘氚DT核聚变的中子辐射照射锂6产生氚T循环供应。
氘氚DT聚变产生高能中子辐射会损伤材料,钢也受不了中子长期轰击。
目前采用氘氚DT磁约束核聚变,包裹耐高温的钨铜装甲防御中子辐射轰击。然后外面包裹锂6被中子轰击产生新燃料氚T。提取新产生的氚T,作为燃料注入氘氚DT核聚变。
聚变技术原理简单,但是地球儿上只有中国全工业体系能玩的转这套装备,大约2030年示范性发电,2035年建设核聚变工程电站,预计2045年之后建设100座商用核聚变电站,彻底淘汰煤电、光伏发电、风力发电。
其他国家工业基础太差,本世纪似乎都别想核聚变发电了。
当然,也有核聚变-核裂变的混合发电方案,消耗大量核裂变燃料仍然会产生大量核废料,这条技术路线是补充,不是主流。