空气杀手

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1、空气杀手 空气污染导致的最常见的疾病是哮喘。最致命的危险是导致心脏病和中风。细小微粒造成伦敦每年死亡 1 万人，空气中微粒的数量与心血管病之间是有联系的。人们每次呼吸，都往肺部深处吸入大约 50 万个微粒，可是在受到污染的环境中，吸入的微粒比这多 100 倍。由于微粒极小，因此它们能滞留在空气中，并能进入肺部深外。人类每天心脏病的发病率的变化都同“PM10”的增减有关。当“PM10”的数量增加时，因心脏病而死亡的人数就会急剧增加。 微粒的其他来源是被风刮起的泥土和灰尘，建筑材料，由汽油车辆排放的氧化氮变成的硝酸盐微粒以及电厂和工厂排放的氧化硫产生的硫酸盐微粒。微粒与心脏病的关系，可能存在着两种

2、截然不同的机制。 第一种是物理方面的。微粒进入肺部深处，结果就作为经常性刺激物留在那里。这种刺激物会导致炎症并产生粘液。当呼吸困难时，心脏有问题的人就会很痛苦，有时会导致死亡。 第二种是化学方面的。微粒可以充当把化学污染物质带入肺部深处的媒介。有关的污染物质包括酸类物质和铁等金属，这些物质会加速一种被称为游离基的有害物质的产生。核裂变和核聚变 核能是能源家族的新成员，它包括裂变能和聚变能两种主要形式。裂变能是重 金属元素的质子通过裂变而释放的巨大能量，目前已经实现商用化。因为裂变 需要的铀等重金属元素在地球上含量稀少，而且常规裂变反应堆会产生长寿命 放射性较强的核废料，这些因素限制了裂变能的发

3、展。另一种核能形式是目前 尚未实现商用化的聚变能。 核聚变是两个较轻的原子核聚合为一个较重的原子核，并释放出能量的过程。 自然界中最容易实现的聚变反应是氢的同位素？氘与氚的聚变，这种反应在 太阳上已经持续了 150 亿年。氘在地球的海水中藏量丰富，多达 40 万亿吨， 如果全部用于聚变反应，释放出的能量足够人类使用几百亿年，而且反应产物 是无放射性污染的氦。另外，由于核聚变需要极高温度，一旦某一环节出现问 题，燃料温度下降，聚变反应就会自动中止。也就是说，聚变堆是次临界堆， 绝对不会发生类似前苏联切尔诺贝利核(裂变)电站的事故，它是安全的。因此， 聚变能是一种无限的、清洁的、安全的新能源。这就

4、是为什么世界各国，尤其 是发达国家不遗余力，竞相研究、开发聚变能的原因所在。 其实，人类已经实现了氘氚核聚变？氢弹暴炸，但那种不可控制的瞬间能量 释放只会给人类带来灾难，人类需要的是实现受控核聚变，以解决能源危机。 聚变的第一步是要使燃料处于等离子体态，也即进入物质第四态。等离子体是 一种充分电离的、整体呈电中性的气体。在等离子体中，由于高温，电子已获 得足够的能量摆脱原子核的束缚，原子核完全裸露，为核子的碰撞准备了条件。 当等离子体的温度达到几千万度甚至几亿度时，原子核就可以克服斥力聚合在 一起，如果同时还有足够的密度和足够长的热能约束时间，这种聚变反应就可 以稳定地持续进行。等离子体的温度

5、、密度和热能约束时间三者乘积称为“聚变 三重积”，当它达到 1022 时，聚变反应输出的功率等于为驱动聚变反应而输入 的功率，必须超过这一基本值，聚变反应才能自持进行。由于三重积的苛刻要 求，受控核聚变的实现极其艰难，真正建造商用聚变堆要等到 21 世纪中叶。 作为 21 世纪理想的换代新能源，核聚变的研究和发展对中国和亚洲等能源需 求巨大、化石燃料资源不足的发展中国家和地区有特别重要的战略意义。 受控热核聚变能的研究分惯性约束和磁约束两种途径。惯性约束是利用超高强 度的激光在极短的时间内辐照靶板来产生聚变。磁约束是利用强磁场可以很好 地约束带电粒子这个特性，构造一个特殊的磁容器，建成聚变反应

6、堆，在其中 将聚变材料加热至数亿摄氏度高温，实现聚变反应。20 世纪下半叶，聚变能的 研究取得了重大的进展，托卡马克类型的磁约束研究领先于其他途径。 受控热核聚变能研究的一次重大突破，就是将超导技术成功地应用于产生托卡 马克强磁场的线圈上，建成了超导托卡马克，使得磁约束位形的连续稳态运行 成为现实。超导托卡马克是公认的探索、解决未来具有超导堆芯的聚变反应堆 工程及物理问题的最有效的途径。目前，全世界仅有俄、日、法、中四国拥有 超导托卡马克。法国的超导托卡马克 Tore-supra 体积是 HT-7 的 17.5 倍，它是 世界上第一个真正实现高参数准稳态运行的装置，在放电时间长达 120 秒条件 下，等离子体温度为两千万度，中心密度每立方米 1.5x10 的 19 次方，放电时 间是热能约束时间的数百倍。