碳基核聚变可行性研究

摘要

本文分析了核能是人类未来能源的希望，进一步分析得出结论：轻核聚变能是现有的能源的终极来源，它也必将成为人类未来发展所依赖的能源。 对于轻核聚变的研究，主流的学者集中在高温等离子体核聚变上，其中包括磁约束 (MCF) 和惯性约束 (ICF)。磁约束是用磁场来约束和压缩高温等离子体，而惯性约束是利用高功率激光束(或粒子束)均匀辐照热核燃料组成的微型靶丸。依靠燃料自身的惯性，在高温、高压下，在燃料还没来得及飞散之前的短暂时间内引发聚变核反应。无论是磁约束还是惯性约束，获能判据都是英国的物理学家劳森 (Lawson) 提出的判据一劳森判据。尽管实验的结果在一步一步地接近劳森判据，但是磁约束和惯性约束具体实现都存在着难以解决的技术困难。 除了上述研究之外，还有非常规核聚变。例如常温核聚变，u 子催化冷核聚变以及空泡核聚变等。由于实验的重复率不高，加上聚变过程与传统的核反应理论相矛盾，所以很难被主流的学者接受。但是很多的科学家仍然在坚持自己的研究。 2004 年，谭教授提出用加速的质子轰击碳靶获得聚变能的设想，并提出相应的获能判据—谭判据。 本文计算了相应的核反应截面，进而计算反应概率，从而计算出满足判据的条件。针对反应截面的计算问题，作者做了大量的调研工作，比较了各种方法的异同，最终确定在清华大学李兴中教授提出的选择共振隧穿模型上。这一模型与传统的核反应模型-复合核模型最大的区别是认为核反应的两个过程之间彼此并不独立。这些都为以后其他的人研究核反应截面的理论计算有一定的借鉴作用。 在计算核反应截面的过程中，文章使用了 Mathematica 软件，核反应截面的成功计算为反应概率以及后来的判据的计算都奠定了基础。之后又使用 VB 语言编写程序，进而计算反应概率。最后得出谭—判据的实现条件。 当然计算的过程中还存在着一些问题，这些都是作者以后研究的重点问题。

目录

文摘

英文文摘

第一章引言

一、能源的重要作用

(一)人类利用能源的历史及能源的重要地位

(二)人类正面临能源危机

二、能源的终极来源

(一)能源来源于核能

(二)核能中最根本的能源是核聚变能

第二章现行核聚变技术面临的困难

一、高温等离子体受控核聚变

(一)磁约束的研究历程及面临的问题

(二)惯性约束

二、非常规核聚变

第三章碳基核聚变

一、问题的提出

二、理论基础

(一)获能判据

(二)E和L的关系

(三)质子在厚碳靶中总聚变概率ε的计算方法

三、12C(p，γ)13N以及13C(p，γ)14N的聚变截面σ的理论计算

(一)模型的选择

(二)选择共振隧穿模型简介

(三)理论推导

(四)12C(p，γ)13N的聚变截面σ的理论计算结果

(五)13C(p，γ)14N的聚变截面σ的理论计算结果

四、质子束轰击厚碳靶的反应概率ε的初步计算结果：

五、几点讨论

第四章：问题与展望

一、选择共振隧穿模型中存在的问题

二、算法中存在的问题

三、对未来工作的展望

初步结论

附件

参考文献

个人简历及在学期间的研究成果和发表的学术论文

致谢