核聚变电站如果失控,会发生什么样的灾难呢？( 二 )

文章插图
聚变说起来比裂变更简单。它是澳大利亚核物理学家马克·欧力峰发现的。简单的说就是两个轻原子核结合变成一颗更重的原子核。而质量亏损也会在整个过程中发生。但它的质量亏损比例大约是裂变时的8-10倍左右！因此氢弹的威力要比原子弹大得多。但真正的原因却不在此！

文章插图
氘和氚的聚变过程
看起来极其简单的核聚变。但实现却需要数千万到上亿度的高温。人类根本就无法达到整个温度。因此在原子弹发明以后。科学家想到了用原子弹的爆炸来达到超高温高压的环境！当然氢弹引爆的模型十分复杂。据说全世界只有两种构型能让氢弹爆炸。一种是泰勒构型。另一种是于敏构型。我们不管是哪种模式。氢弹的威力很大就是了！

文章插图
原子弹的核装药存在临界质量。因此准备裂变的核材料必须以复杂的结构分散布置。而在炸散前以尽量多的装药裂变是关键（广岛原子弹装药二十几千克。只有一千克参与了裂变。产生了一克的质量亏损。威力2万吨TNT当量）！因此原子弹往往当量存在上限。一般50万吨TNT当量以上就很难了！但氢弹不存在整个瓶颈。所以氢弹的威力几乎是无穷的。

文章插图
原子弹两种典型结构
全世界威力最大的氢弹是前苏联在新地岛试爆的“大伊万”氢弹。原本爆炸威力相当于一亿吨TNT 。但科学家计算后发现。其爆炸影响范围内有人居住。因此减少装药将威力下降到5000万吨。实际威力大约为5800万吨！

文章插图
大伊万（沙皇炸弹）爆炸地点
这颗氢弹的核装药聚变时间38纳秒。释放出了21万太焦耳的能量。产生的火球半径达4600米。爆炸的热气浪在170千米外仍然杀伤力。爆炸产生的电磁脉冲导致无线电中断一个多小时！它的威力是通古斯大爆炸的2.5倍以上！

文章插图
核聚变堆如果失控会炸翻地球吗？
我们见识了裂变堆的失控。也见识了氢弹的爆炸。那么和氢弹原理一样的聚变堆失控会很危险吗？国际热核聚变堆是十几个国家准备突破商业核聚变的实验堆。它的结构是托卡马克（典型的磁约束。仿星器也是磁约束。国家点火装置是惯性约束）！

文章插图
托卡马克结构
因为用来发电。所以它无法用原子弹引爆的方式来实现聚变。其原理是利用超导磁体产生的超强磁场将氘氚的等离子体约束在真空腔内。再利用特殊的加热方式。让其达到5000千万到上亿度。以达到氘氚聚变的目的！

文章插图
氘氚聚变也会产生难以控制的中子。它会导致元素嬗变。因此再核聚变堆内有一个第一壁就是防止中子乱窜的。同时第一壁接受的热辐射将会被散热管道引导出来。加热水形成高压蒸汽推动汽轮机发电！

文章插图
再托卡马克超导腔内。狂暴的等离子体被一个超级变压器形成磁场控制。但等离子体控制难度极高。因此当前各国的实验都是以控制高温等离子体更久时间为目标。但即使如此。等离子体仍然非常容易破裂。一旦失控。超高温等离子体将会破坏第一壁。窜出的超高温等离子体将会继续破坏超导腔和其它设备。但它不会形成规模性的爆炸！

文章插图
因为它不像裂变堆。如果失控的话可能会形成失控的链式反应（控制棒无法插入吸收中子等）。或者衰变物质大量进入大气层。聚变堆需要超高温加热以及磁场约束下聚变的。一旦失去这个约束条件。那么最后的那团等离子体所包含的就是它所有的能量！

文章插图
因此在这种状态下。它的破坏力是极其有限的！最大的可能就是聚变堆损坏。需要大量资金维修。但像核裂变堆那样的毁灭性破坏是不会有的。可能会引起少许的嬗变材料辐射影响。但非常有限！