一瓣太阳：可控核聚变的寻梦之旅 epub pdf mobi txt 电子书下载 2024

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[英] 丹尼尔·克利里著，石云里译，曹磊校

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发表于2024-11-10

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商品介绍

出版社：上海教育出版社

ISBN：9787544467704

版次：1

商品编码：11936224

包装：平装

丛书名： “科学的力量”科普译丛

开本：32开

出版时间：2016-05-01

用纸：胶版纸

页数：265

字数：150000

正文语种：中文

一瓣太阳：可控核聚变的寻梦之旅 epub pdf mobi txt 电子书下载 2024

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书籍描述

编辑推荐

适读人群：16-35岁的年轻人；喜欢科普的人士

如果想要了解什么是核聚变；如果想要了解核聚变发展历史背后的那些人、那些事；如果想要了解核聚变的未来，在本书中你都找到满意的答案。

内容简介

本书是“科学的力量”科普译丛中的一本。作者以生动的笔触、简洁的语言，展现了从20世纪40年代到本世纪初10多年中，全世界的科学家、研究结构和政府在可控核聚变方面进行的艰苦曲折的探索历程。书中解释了可控核聚变的的原理以及各种聚变装置发明的历史过程，用大量翔实的文献和档案阐述了科学、技术、工程、政治、经济、军事和外交等因素之间复杂的互动关系。在能源已经成为全人类共同面临的重大挑战时，作者指出：核聚变仍是一种比较具有吸引力的应对方式，在地球上复制一丁点太阳的能量，就可以满足人类所需的所有能量。本书可以为读者了解可控核聚变的发展历史提供一个非常好的起点。

作者简介

丹尼尔?克利里从约克大学(York University)获得理论物理学位。20多年来他一直在为全世界科学杂志进行编辑和写作，包括《物理世界》《新科学家》以及《科学》等。

石云里，中国科学技术大学科学史博士，美国哈佛大学和MIT博士后。上海交通大学科学史与科学文化研究院特聘教授，博士生导师，中国天文学会天文学史专业委员会副主任，中国科学史学会理事，教育部高等学校历史学类专业教学指导委员会委员，国际东亚科学史学会副主席，国际天文学联合会历史仪器工作组主席，国际天文学联合会天文学与世界遗产工作组成员．英国Annals of Science和德国East Asian Science，Technology and Medicine等期刊编委。教育部精品视频公开课《科学简史-科学革命篇》主讲人。在国内外期刊上发表学术论文90多篇，有多部著作出版。
　　
　　

精彩书评

★一场长达数十年的失望与希望交织的过山车之旅。——NBCnews.com

★通过对前沿科学非常清晰地解说……克利里阐明了对聚变进行大规模投资的原因，因为这是全世界迫切需要的一种可替代能源。——《书目》（Booklist）

★对有兴趣了解聚变历史的人来说，这是一本没有废话、只有干货的之作。——《科学新闻》（ScienceNews）

★“克利里记录了聚变研究的征途和其中锐意创新的物理学家们……以及一个箍缩等离子体、仿星器和托卡马克的奇特王国。”——《自然》

精彩书摘

　　《一瓣太阳：可控核聚变的寻梦之旅》：
　　这样，在一个恒星的生命周期里，聚变以氢为原材料，将它锻造成周期表中的所有其他元素。而当恒星最终爆炸时，它将这些元素散播到太空中。在那里，它们与新的氢混合，并慢慢结合成新的恒星和行星。因此，这些第二代恒星和它们周围形成的伴随行星中都含有元素的混合物，这使一些行星形成了岩石表面、海洋、大气和生命。除氢之外，你身体中的每一个原子都是在某颗恒星的漫长死亡过程中经由聚变创造的。
　　为了搞清楚究竟是什么使太阳和所有其他恒星发光，从19世纪下半期到20世纪早期，科学家一直在研究。令他们困惑的是，太阳如何能够在数十亿年间不断释放出如此巨大的能量而不会出现燃料短缺。到20世纪30年代后期，他们已经弄清了上述聚变反应的大致细节，并得出了自己的答案。这个答案将一颗思想的种子植入了一些人的头脑之中。由于第二次世界大战，这颗种子的萌发滞留了一段时间。但是，战争结束之后，它很快开始发芽。这颗种子是什么？它是这样一种想法：如果聚变在数十亿年间为太阳提供能量，那么，在能够加以控制的情况下，它是否同样能为地球提供无尽的能量？古希腊神话人物普罗米修斯(Prometheus)从神那里盗取火种，并把它交给人类，导致了进步、技术和文明。科学是否能“盗取”太阳的能量，并在地球上将它重新点燃，以此为全人类造福？普罗米修斯的下场很惨——他因为自己的罪过而被链子永远锁在了一块岩石上。战后科学家们不用去担心那图谋报复的宙斯(Zeus)。事实上，他们认为驯服聚变会比较容易。恒星使它看起来似乎很容易：使足够多的氢聚集成团，施加引力，聚变就……发生了。然而在地球上可没有像恒星上那样容易实现的有利条件，其中就包括那种等效于千万个地球的重力，它能够对核心形成挤压，将氢加热和压缩至聚变温度。
　　科学家不得不寻找其他某种方式来实现对氢的加热和压缩——这究竟会有多难？尽管战争年代是灾难性的，但期间还是产生了一些技术奇迹。刚开始，一些人仍然在马背上作战，但很快战争中大量使用了快速移动的装甲坦克、远程空中轰炸机、巨型航空运输机以及潜艇。到了战争后期，还出现了能攻击几百英里外目标的火箭、喷气引擎飞机，以及最重要的——一种能摧毁整座城市的炸弹。战后，在一些科学家中弥漫着一种乐观情绪。既然他们在6年的战争时期都能取得如此多的成就，那么想象一下他们在和平时期该能做些什么。
　　其中之一就是发展核能。不过这并不是聚变，而是另外一种核反应，投掷在日本广岛和长崎的原子弹所利用的反应过程——裂变。裂变，从某种意义上来说是聚变的逆过程。在裂变中，我们所知道的一些最大的核，比如铀，分裂成两个新的核。这个起始核比裂变反应后得到的碎片稍重一些，那部分消失的质量在反应过程中转化成了能量。与聚变不同，裂变无需高温触发，大的核被高速运动的中子击中后很容易分裂。这是在：1938年的新发现，一些核分裂时会附带产生中子，从而导致一种链式反应的开启：一个核被一个中子击中，它分裂并射出两个中子；这两个中子击中两个新核又射出四个中子，以此类推。这种链式反应使原子弹——裂变炸弹成为可能：如果你集合了一堆像是铀或者钚这样的所谓可裂变物质，且超过某一临界量，链式反应就会自发开始并失去控制，在一瞬间发生爆炸。
　　在加入曼哈顿计划(第二次世界大战期间盟军的原子弹研制计划)的科学家们制造出原子弹之前，他们在世界上第一座反应堆中以一种可控的方式测试了链式反应。该反应堆是秘密建设的，就位于芝加哥大学(UniversityofChicago)体育场所在的施塔格足球场(StaggField)底下的一个壁球场内，被称为芝加哥1号堆，因为组成它的是一堆铀和石墨块。反应堆的建设由恩里科·费米(EnricoFermi)领导，他是一位著名的意大利裔美国物理学家。石墨吸收中子以减缓裂变反应。反应堆中的石墨块是经过精心设计而特别排列的，既保证有足够多的铀彼此足够接近，以维持链式反应，同时又不足以让它失控并发生爆炸。
　　反应堆周围既没有辐射屏，也没有采取措施防止可能的爆炸——费米认为无须如此，他对于自己的计算足够自信。1942年12月2日下午3点左右，费米的助手们从反应堆中心慢慢拉出一根石墨控制棒。按照计算，在反应堆中，这点石墨量的减少恰好能允许链式反应开始。费米盯着一台中子计数器，看到中子数量随着控制棒被抽出开始上涨。在一群显要人物的见证下，费米启动了第一次可控核反应，持续了近半个小时，然后重新插入控制棒中止反应。
　　战争结束之后，工程师们在第一时间内将这项技术投人商业用途。第一座用来发电的核反应堆于1951年在美国建成，第一个向电网供电的反应堆则于1954年在苏联建成，第一座真正的商用核电站于1956年在英国开始运转。在那时，许多人预期核动力发电是廉价且无限的。但是，将裂变用作能源仍存在问题。
　　第一，铀是一种有限的资源，一些预测说在21世纪结束前铀就可能变得非常稀缺。
　　第二是安全问题：因为裂变反应堆依靠链式反应，反应的运行可能会过速，而反应堆则可能会因此而过热。反应堆虽然不会像原子弹那样引起核爆炸，因为其内部的可裂变物质太过分散；但是它会导致过热并熔化核芯——就像1979年发生在三哩岛的事故，或引起火灾——就像1986年发生在切尔诺贝利的事故。
　　反应堆中包含有数吨的铀或钚燃料，并且在运行一段时间后还要产生许多放射性废燃料，其中一些对人危害极大。当事故发生时，危险的是这种放射性物质的扩散范围又远又广。在三哩岛，这些物质的扩散受到了控制；但在切尔诺贝利却没有。
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