浩劫重生

“这意味着人类在核聚能研究利用领域取得重大进步，也标志着中国在这一领域进入国际先进水平”，李建刚说。
人们认识热核聚变是从氢弹爆炸开始的。氢弹爆炸时释放出极大的能量，给人类带来的是灾难。而科学家们却希望发明一种装置，可以有效地控制“氢弹爆炸”的过程，让能量持续稳定的输出，以解决人类面临的能源短缺危机。
美、法等国在20世纪80年代中期发起了耗资46亿欧元的国际热核实验反应堆（iter）计划，旨在建立世界上第一个受控热核聚变实验反应堆，为人类输送巨大的清洁能量。这一过程与太阳产生能量的过程类似，因此受控热核聚变实验装置也被俗称为“人造太阳”。
中国于2003年加入iter计划。位于安徽合肥的中科院等离子体所是这个国际科技合作计划的国内主要承担单位，其研究建设的east装置稳定放电能力为创记录的1000秒，超过世界上所有正在建设的同类装置。
east大科学工程总经理万元熙教授说，与iter相比，east在规模上小很多，但两者都是全超导非圆截面托卡马克，即两者的等离子体位形及主要的工程技术基础是相似的，而east至少比iter早投入实验运行10至15年。因此，无论从人才培养和奠定工程技术及物理基础的角度上说，east都将为iter计划做出重要的、实质性的贡献，并进而为人类开发和最终使用核聚变能做出重要贡献。
不过，万元熙研究员说，虽然“人造太阳”的奇观在实验室中初现，但离真正的商业运行还有相当长的距离，它所发出的电能在短时间内还不可能进入人们的家中。但他预测，根据目前世界各国的研究状况，这一梦想最快有可能在30－50年后实现。
万元熙说，未来的稳态运行的热核聚堆用于商业运行后，所产生的能量够人类用数亿年乃至数十亿年。从长远来看，核能将是继石油、煤和天然气之后的主要能源，人类将从“石油文明”走向“核能文明”。
原理
简单的回答：根据爱因斯坦质能方程e=mc2.
原子核发生聚变时，有一部分质量转化为能量释放出来。
只要微量的质量就可以转化成很大的能量。
两个轻的原子核相碰，可以形成一个原子核并释放出能量，这就是聚变反应，在这种反应中所释放的能量称聚变能。聚变能是核能利用的又一重要途径。
最重要的聚变反应有：
式中d是氘核（重氢）、t是氚核（超重氢）。以上两组反应总的效果是：
即每“烧’掉6个氘核共放出43.24mev能量，相当于每个核子平均放出3.6mev。它比n＋裂变反应中每个核子平均放出200／236＝0.85mev高4倍。因此聚变能是比裂变能更为巨大的一种核能。
核聚变能利用的燃料是氘（d）和氚。氘在海水中大量存在。海水中大约每600个氢原子中就有一个氘原子，海水中氘的总量约40万亿吨。每升海水中所含的氘完全聚变所释放的聚变能相当于300升汽油燃料的能量。按目前世界消耗的能量计算，海水中氘的聚变能可用几百亿年。氚可以由锂制造。锂主要有锂－6和锂－7两种同位素。锂－6吸收一个热中子后，可以变成氚并放出能量。锂－7要吸收快中子才能变成氚。地球上锂的储量虽比氘少得多，也有两千多亿吨。用它来制造氚，足够用到人类使用氘、氘聚变的年代。因此，核聚变能是一种取之不尽用之不竭的新能源。
在可以预见的地球上人类生存的时间内，水的氘，足以满足人类未来几十亿年对能源的需要。从这个意义上说，地球上的聚变燃料，对于满足未来的需要说来，是无限丰富的，聚变能源的开发，将“一劳永逸”地解决人类的能源需要。六十多年来科学家们不懈的努力，已在这方面为人类展现出美好的前景。
典型的聚变反应是
411h—→42he+20－1e+2.67x107ev
21h+21h—→32he+10n+3.2x106ev
21h+21h—→31h+11h+4x106ev
31h+21h—→42he+10n+1.76x107ev
后三个反应的净反应是
521h—→42he+32he+11h+210n+2.48x107ev
即每5个21h聚变后放出2.48x107ev能量。
氘是相当丰富的氢同位素，在海洋中每6500个氢原子就有1个氘原子，这意味着海洋是极大量氘的潜在来源。仅在1l海水中就有1.03x1022个氘原子，就是说每1km3海水中氘原子所具有的潜在能量相当于燃烧13600亿桶原油的能量，这个数字约为地球上蕴藏的石油总储量。
要使原子核之间发生聚变，必须使它们接近到飞米级。要达到这个距离，就要使核具有很大的动能，以克服电荷间极大的斥力。要使核具有足够的动能，必须把它们加热到很高的温度（几百万摄氏度以上）。因此，核聚变反应又叫热核反应。原子弹爆炸产生的高温可引起热核反应，氢弹就是这样爆炸的。
受控核聚变是等离子态的原子核在高温下有控制地发生大量原子核聚变的反应，同时释放出能量。氘是最重要的聚变燃料，海洋是氘的潜在来源，一旦能实现以氘为基本燃料的受控核聚变，人们就几乎拥有了取之不尽、用之不竭的能源。氢弹爆炸释放出来的大量聚变能、原子弹爆炸释放出来的大量裂变能，都是不可控制的。在第一颗原子弹爆炸后仅十多年，人们就找到控制裂变反应的办法，并建成了裂变电站。原以为氢弹炸爆后能建成聚变电站，但并不如此简单，即使在地球条件下能发生的聚变反应：
31h+21h—→42he+10n+1.76x107ev
也只能在极高的温度（＞5000c）和足够大的碰撞几率条件下，才能大量发生。因此实际可作为能源使用的受控热核聚变反应，必须在产生并加热等离子体到亿万摄氏度高温的同时，还要有效约束这一高温等离子体。这就是近几十年内研究的难题和期望攻克的目标。中国的中科院物理所、中科院等离子物理所、西南物理研究院在实验工程和理论研究各方面都做了许多的工作，也取得了许多重要的进展。





浩劫重生 核裂变（资料可跳过）
核裂变(nuclearfission)又称核分裂，是一个原子核分裂成几个原子核的变化。是指由重的原子，主要是指铀或钚，分裂成较轻的原子的一种核反应形式。
只有一些质量非常大的原子核像铀(you)、钍(t)等才能发生核裂变。这些原子的原子核在吸收一个中子以后会分裂成两个或更多个质量较小的原子核，同时放出二个到三个中子和很大的能量，又能使别的原子核接着发生核裂变……，使过程持续进行下去，这种过程称作链式反应。原子核在发生核裂变时，释放出巨大的能量称为原子核能，俗称原子能。1千克铀－235的全部核的裂变将产生20,000兆瓦小时的能量(足以让20兆瓦的发电站运转1,000小时)，与燃烧300万吨煤释放的能量一样多。另见裂变和聚变。
核裂变是在1938年发现的，由于当时第二次世界大战的需要，核裂变被首先用于制造威力巨大的原子武器——原子弹。原子弹的巨大威力就是来自核裂变产生的巨大能量。目前，人们除了将核裂变用于制造原子弹外，更努力研究利用核裂变产生的巨大能量为人类造福，让核裂变始终在人们的控制下进行，核电站就是这样的装置。
裂变释放能量是因为原子核中质量－能量的储存方式以铁及相关元素(见核合成)的核的形态最为有效。从最重的元素一直到铁，能量储存效率基本上是连续变化的，所以，重核能够分裂为较轻核(到铁为止)的任何过程在能量关系上都是有利的。如果较重元素的核能够分裂并形成较轻的核，就会有能量释放出来。然而，很多这类重元素的核一旦在恒星内部形成，即使在形成时要求输入能量(取自超新星爆发)，它们却是很稳定的。不稳定的重核，比如铀－235的核，可以自发裂变。快速运动的中子撞击不稳定核时，也能触发裂变。由于裂变本身释放分裂的核内中子，所以如果将足够数量的放射性物质(如铀－235)堆在一起，那么一个核的自发裂变将触发近旁两个或更多核的裂变，其中每一个至少又触发另外两个核的裂变，依此类推而发生所谓的链式反应。这就是称之为原子弹(实际上是核弹)和用于发电的核反应堆(通过受控的缓慢方式)的能量释放过程。对于核弹，链式反应是失控的爆炸，因为每个核的裂变引起另外好几个核的裂变。对于核反应堆，反应进行的速率用插入铀(或其他放射性物质)堆的可吸收部分中子的物质来控制，使得平均起来每个核的裂变正好引发另外一个核的裂变。
核裂变所释放的高能量中子移动速度极高(快中子)，因此必须通过减速，以增加其撞击原子的机会，同时引发更多核裂变。一般商用核反应堆多使用慢化剂将高能量中子速度减慢，变成低能量的中子(热中子)。商营核反应堆普遍采用普通水、石墨和较昂贵的重水作为慢化剂。
核裂变是一个原子核分裂成几个原子核的变化。只有一些质量非常大的原子核像铀、钍等才能发生核裂变。这些原子的原子核在吸收一个中子以后会分裂成两个或更多个质量较小的原子核，同时放出二个到三个中子和很大的能量，又能使别的原子核接着发生核裂变……，使过程持续进行下去，这种过程称作链式反应。原子核在发生核裂变时，释放出巨大的能量称为原子核能，俗称原子能。1克铀235完全发生核裂变后放出的能量相当于燃烧2.5吨煤所产生的能量。比原子弹威力更大的核武器是氢弹，就是利用核聚变来发挥作用的。核聚变的过程与核裂变相反，是几个原子核聚合成一个原子核的过程。只有较轻的原子核才能发生核聚变，比如氢的同位素氘、氚等。核聚变也会放出巨大的能量，而且比核裂变放出的能量更大。太阳内部连续进行着氢聚变成氦过程，它的光和热就是由核聚变产生的。
核裂变是怎样发现的？
莉泽·迈特纳（lisemeitner）和奥多·哈恩（ottohahn）同为德国柏林威廉皇帝研究所（kaiserwilhelminstitute）的研究员。作为放射性元素研究的一部分，迈特纳和哈恩曾经奋斗多年创造比铀重的原子（超铀原子）。用游离质子轰击铀原子，一些质子会撞击到铀原子核，并粘在上面，从而产生比铀重的元素。这一点看起来显而易见，却一直没能成功。
他们用其他重金属测试了自己的方法，每次的反应都不出所料，一切都按莉泽的物理方程式所描述的发生了。可是一到铀，这种人们所知的最重的元素，就行不通了。整个20世纪30年代，没人能解释为什么用铀做的实验总是失败。
从物理学上讲，比铀重的原子不可能存在是没有道理的。但是，100多次的试验，没有一次成功。显然，实验过程中发生了他们没有意识到的事情。他们需要新的实验来说明游离的质子轰击铀原子核时究竟发生了什么。
最后，奥多想到了一个办法：用非放射性的钡作标记，不断地探测和测量放射性的镭的存在。如果铀衰变为镭，钡就会探测到。
他们先进行前期实验，确定在铀存在的条件下钡对放射性镭的反应，还重新测量了镭的确切衰变速度和衰变模式。这花了他们三个月的时间。
没等他们进行实质性的实验，莉泽就不得不逃往瑞典，躲避上台的希特勒纳粹党。奥多只得独自进行他们的伟大的实验。
哈恩完成实验两周后，莉泽就收到了一份长长的报告，其中记述了他实验的失败。哈恩用集束粒子流轰击铀，却连镭也没得到，只探测到了更多的钡——钡远远多出了实验开始时的量。他感到迷惑不解，请求莉泽帮他解释这究竟是怎么回事。
一周后，莉泽穿着雪鞋在初冬的雪地里散步，这是一个画面从她心中一闪而过：原子将自身撕裂开来。这个画面来得那么生动、惊人和强烈，她几乎从想象中就能感到原子核的跳动，能听到原子撕裂时发出的咝咝声。
她立即认识到自己已经找到了答案：质子的增加使铀原子核变得很不稳定，从而发生分裂。他们又做了一个实验，证明当游离的质子轰击放射性铀时，每个铀原子都分裂成了两部分，生成了钡和氪。这个过程还释放出巨大的能量。
就这样迈特纳发现了核裂变的过程。
将近4年之后，1942年12月2日下午2时20分，恩里克·费米扳动开关，几百个吸收中子的镉控制棒冲出石墨块和数吨氧化铀小球垒成的反应堆。费米在芝加哥大学斯塔格足球场的西看台下的地下网球场内堆放了4.2万个石墨块。这是世界上第一个核反应堆——是迈特纳发现的产物。1945年，原子弹的发明是她的核裂变发现的第二次应用。
我们应谨慎利用核裂变!




浩劫重生 冰河期（资料可跳过）
在地质历史上曾经出现过气候寒冷的大规模冰川活动的时期，称为冰河期（iceage）以下简称冰期。这种冰期曾经有过三次，即前寒武晚期、石炭－二叠纪和第四纪。第四纪冰期来临的时候，地球的年平均气温曾经比现在低10c～15c，全球有1／3以上的大陆为冰雪覆盖，冰川面积达5200万平方千米，冰厚有1000米左右，海平面下降130米。第四纪冰期又分4个冰期和3个间冰期。间冰期时，气候转暖，海平面上升，大地又恢复了生机。第四纪冰期的遗迹最多，如斯堪的纳维亚半岛的峡湾，北欧、中欧、北美众多的冰碛残丘，阿尔卑斯山的u型谷和陡峭的山峰，法国和瑞士交界处侏罗山巨大的冰漂砾等，都是第四纪冰川作用留下的产物。
冰河期定义
冰期有广义和狭义之分，广义的冰期又称大冰期，狭义的冰期是指比大冰期低一层次的冰期。大冰期是指地球上气候寒冷，极地冰盖增厚、广布，中、低纬度地区有时也有强烈冰川作用的地质时期。大冰期中气候较寒冷的时期称冰期，较温暖的时期称间冰期。大冰期、冰期和间冰期都是依据气候划分的地质时间单位。大冰期的持续时间相当地质年代单位的世或大于世，两个大冰期之间的时间间隔可以是几个纪，有人根据统计资料认为，大冰期的出现有1.5亿年的周期。冰期、间冰期的持续时间相当于地质年代单位的期。
在地质史的几十亿年中，全球至少出现过3次大冰期，公认的有前寒武纪晚期大冰期、石炭纪－二叠纪大冰期和第四纪大冰期。冰川活动过的地区，所遗留下来的冰碛物是冰川研究的主要对象。第四纪冰期冰碛层保存最完整，分布最广，研究也最详尽。在第四纪内，依冰川覆盖面积的变化，可划分为几个冰期和间冰期，冰盖地区约分别占陆地表面积的30％和10％。但各大陆冰期的冰川发育程度有很大差别，如欧洲大陆冰盖曾达北纬48°，而亚洲只达到北纬60°。由于气候变化随地区的差异和研究方法的不同，各地冰期的划分有所不同。1909年，德国的a.彭克和e.布吕克纳研究阿尔卑斯山区第四纪冰川沉积，划分和命名了4个冰期和3个间冰期。随后，世界各地也都划分出相应的冰期和间冰期。
冰河期成因
大冰期的成因,有各种不同说法，但许多研究者认为可能与太阳系在银河系的运行周期有关。有的认为太阳运行到近银心点区段时的光度最小，使行星变冷而形成地球上的大冰期；有的认为银河系中物质分布不均，太阳通过星际物质密度较大的地段时，降低了太阳的辐射能量而形成地球上的大冰期。
南极冰盖的融化导致大量淡水注入海洋，海水浓度降低。“大洋输送带”因此而逐渐停止：暖流不能到达寒冷海域；寒流不能到达温暖海域。全球温度降低，另一个冰河时代来临。北半球大部被冰封。
专家称非人类或疾病使其一万年前消失
动植物特征
在一万年前的冰河时代，北美大陆上到处都是巨兽的身影，如长毛的猛玛象、牙齿锋利的乳齿象、有着剑齿的猫科动物以及巨大的熊。但是几千年间，这些巨兽就纷纷走向灭绝。许多专家认为是人类杀害了这些巨兽，去年8月，本报以《人类消灭了冰河期巨兽？》为题也对此进行了报道。但5月11日出版的权威杂志《自然》发表了一项新的研究报告，该报告称，一万年前巨兽的灭绝是气候变化而非人类或疾病导致的。
人类营地没有猛犸象和野马尸骨
尸骨化石表明人类热衷于捕杀野牛和驼鹿，但是它们都幸存了下来
阿拉斯加大学的戴尔·古色雷等科学家对600块1.8万年前至9千年前的美洲野牛、驼鹿、麋鹿、猛玛象、野马和人类的骨头用放射性碳进行了日期标记，发现在人类的足迹踏上阿拉斯加和现在的加拿大育空地区之前，猛玛象和野马的数量正在急剧下降。然而，就在同一时期，野牛大量存在，驼鹿和麋鹿数量也在急剧上升。如果人类过度捕杀导致了巨兽的灭绝，应当首先捕杀体形小的鹿，为何野牛大量存在，而驼鹿和麋鹿数量反而急剧上升呢？
更为有趣的发现是，化石记录显示，人类更热衷于捕杀野牛和驼鹿，但是它们幸存了下来。古色雷说：“我想像人类可以捕杀任何他们能够捕杀的动物。但是人类的营地并没有任何的猛玛象和野马尸骨，恰恰相反，只有很多野牛和麋鹿的遗骸。”
猛玛象、野马等巨兽灭绝的原因是由于气候变暖找不到足够的食物,保存的花粉样本表明，气候的变化导致了这些动物的营养供给发生了变化。来自加拿大和阿拉斯加州大学的科学家认为，从更新世到全新世过渡时期，即晚更新世时期，气候由寒冷干旱变得温暖潮湿，矮草生长更加茂盛，接着出现了森林。在寒冷气候下生存得很好的猛玛象、野马等巨兽，就不能适应新的气候了。由于猛玛象和拉丁美洲马不能从森林中找到足够的食物，它们没能幸存下来。古色雷说：“在野马和猛玛象灭绝很久以前，野牛和麋鹿数量大增。惟一合理的解释是后者有大量的食物来源。”
古色雷还表示，化石记录使人们对一场大瘟疫导致猛玛象灭绝的说法产生怀疑。科学家曾认为致命性疾病会导致所有物种灭绝，但是化石记录上不能体现这一点。并且能够传染并导致多种物种死亡的疾病十分罕见，而且野牛、麋鹿和驼鹿并没有受到影响，因此可以推断这种假设不成立。
专家观点
一些问题目前难以解决
尽管目前还没有充足的证据证明巨兽灭绝的真正原因，但诸多证据表明，更新世大型动物群灭绝原因更有可能是人类因素和气候因素的共同结果，而不是简单地归到其中一方。不过，要证明这一点，我们还需要知道各个大洲从何时起人口数量增长到足以影响大型动物群灭绝的地步，需要确定气候参数如何改变就会影响被捕猎动物的数量范围。为了搞清这一点，就需研究湖积物中大型动物粪便中的真菌孢子，并用dna来模拟大型动物数量范围的变化。为了更细致地了解最后一次冰期转化是否不同于早期的冰期转化，就需要提高年代学研究水平，并重建南美洲和非洲的古气候。
各方争论
新结论引发三大争论
然而，新结论并没有达成大家的一致看法。一些科学家对这项研究成果持谨慎态度，他们认为也许在阿拉斯加和育空地区猛玛象死于气候变化，但是在大陆的其他地区，人类的滥杀仍然是导致猛玛象灭绝的主要原因。
一、人类猎杀论
有些科学家认为，人类从西伯利亚首次进入北美大陆的时间是在大约12000年前，而猛玛象和野马大致在11500年前到12500年前之间灭亡，两个时间正好重合。因此有科学家推断饥饿的人类过度捕杀了这些哺乳动物，导致了它们的灭绝。
他们认为，如果气候改变是导致巨兽灭绝的主要因素，那么全世界各地的巨兽发生灭绝的时间就应当一致，因为气候改变对全球的影响是一样的。可是，不同地方的巨兽灭绝时间不尽相同，这表明只有人类迁徙各地的时间有先后才能合理地解释。佛罗里达大学研究员大卫?斯德曼表示，温度变化在生物灭绝过程中起着十分重要的作用。可是，许多动物物种更容易受到人类的攻击，人类的威胁甚至比气候改变的影响要大得多。
二、疾病灭绝论
一些科学家认为，气候变化论观点难以解释一个事实：在以前的气候变化中，有时气候突变更为剧烈，猛玛象并未灭绝。显然气候的变化不是惟一的原因。同时，人类猎杀论也难以成立。因为，考古发现表明，猛玛象的聚集地很少有人类活动的痕迹。另一方面，当时(1.1万年前)人类的狩猎工具也极其简单，主要靠石器，围捕巨大强壮的猛犸象是相当冒险的。
今年2月的《分子生物学与进化》杂志上的一篇研究论文指出，科学家在猛犸象的基因片段上发现有病毒dna，属于一种内生逆转录酶病毒。这种病毒经历了成千上万年的繁衍、进化，并仍然存活着，说明它对生物的基因染色体有着重要的影响。此发现为疾病灭绝论提供了支持。
三、综合因素论
一些科学家通过模拟实验、年代学、考古学、古生物学、生态学方面获得的证据验证认为，更新世大型动物群灭绝的原因应归结为人类因素和气候因素的共同作用。他们认为，如果认为人类开始出现及其捕猎活动是导致一些大型动物群灭绝的原因则过于简单。实际上，有证据表明，过度捕猎(狭义上)是导致大型动物群灭绝的争论不适用于西欧、西伯利亚和阿拉斯加，甚至也不适用于澳洲和北美洲中部。如果没有晚更新世时期的气候变化，尽管有人类出现，阿拉斯加的马群、欧亚大陆的猛犸象和爱尔兰的巨鹿或许会生存更长时间。