一瓣太陽：可控核聚變的尋夢之旅 下載 mobi epub pdf 電子書 2024

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編輯推薦

適讀人群 ：16-35歲的年輕人；喜歡科普的人士

如果想要瞭解什麼是核聚變；如果想要瞭解核聚變發展曆史背後的那些人、那些事；如果想要瞭解核聚變的未來，在本書中你都找到滿意的答案。

內容簡介

本書是“科學的力量”科普譯叢中的一本。作者以生動的筆觸、簡潔的語言，展現瞭從20世紀40年代到本世紀初10多年中，全世界的科學傢、研究結構和政府在可控核聚變方麵進行的艱苦麯摺的探索曆程。書中解釋瞭可控核聚變的的原理以及各種聚變裝置發明的曆史過程，用大量翔實的文獻和檔案闡述瞭科學、技術、工程、政治、經濟、軍事和外交等因素之間復雜的互動關係。在能源已經成為全人類共同麵臨的重大挑戰時，作者指齣：核聚變仍是一種比較具有吸引力的應對方式，在地球上復製一丁點太陽的能量，就可以滿足人類所需的所有能量。本書可以為讀者瞭解可控核聚變的發展曆史提供一個非常好的起點。

作者簡介

丹尼爾?剋利裏從約剋大學(York University)獲得理論物理學位。20多年來他一直在為全世界科學雜誌進行編輯和寫作，包括《物理世界》《新科學傢》以及《科學》等。

石雲裏，中國科學技術大學科學史博士，美國哈佛大學和MIT博士後。上海交通大學科學史與科學文化研究院特聘教授，博士生導師，中國天文學會天文學史專業委員會副主任，中國科學史學會理事，教育部高等學校曆史學類專業教學指導委員會委員，國際東亞科學史學會副主席，國際天文學聯閤會曆史儀器工作組主席，國際天文學聯閤會天文學與世界遺産工作組成員．英國Annals of Science和德國East Asian Science，Technology and Medicine等期刊編委。教育部精品視頻公開課《科學簡史-科學革命篇》主講人。在國內外期刊上發錶學術論文90多篇，有多部著作齣版。
　　
　　

精彩書評

★一場長達數十年的失望與希望交織的過山車之旅。——NBCnews.com

★通過對前沿科學非常清晰地解說……剋利裏闡明瞭對聚變進行大規模投資的原因，因為這是全世界迫切需要的一種可替代能源。——《書目》（Booklist）

★對有興趣瞭解聚變曆史的人來說，這是一本沒有廢話、隻有乾貨的之作。——《科學新聞》（ScienceNews）

★“剋利裏記錄瞭聚變研究的徵途和其中銳意創新的物理學傢們……以及一個箍縮等離子體、仿星器和托卡馬剋的奇特王國。”——《自然》

目錄

第1章 為什麼是聚變？
第2章 英國：托曼與箍縮裝置
第3章 美國：斯皮策與仿星器
第4章 俄國：阿爾齊莫維奇和托卡馬剋
第5章 托卡馬剋異軍突起
第6章 激光聚變
第7章 一個大裝置
第8章 若非此時，更待何時？
緻謝
譯後記

精彩書摘

　　《一瓣太陽：可控核聚變的尋夢之旅》：
　　這樣，在一個恒星的生命周期裏，聚變以氫為原材料，將它鍛造成周期錶中的所有其他元素。而當恒星最終爆炸時，它將這些元素散播到太空中。在那裏，它們與新的氫混閤，並慢慢結閤成新的恒星和行星。因此，這些第二代恒星和它們周圍形成的伴隨行星中都含有元素的混閤物，這使一些行星形成瞭岩石錶麵、海洋、大氣和生命。除氫之外，你身體中的每一個原子都是在某顆恒星的漫長死亡過程中經由聚變創造的。
　　為瞭搞清楚究竟是什麼使太陽和所有其他恒星發光，從19世紀下半期到20世紀早期，科學傢一直在研究。令他們睏惑的是，太陽如何能夠在數十億年間不斷釋放齣如此巨大的能量而不會齣現燃料短缺。到20世紀30年代後期，他們已經弄清瞭上述聚變反應的大緻細節，並得齣瞭自己的答案。這個答案將一顆思想的種子植入瞭一些人的頭腦之中。由於第二次世界大戰，這顆種子的萌發滯留瞭一段時間。但是，戰爭結束之後，它很快開始發芽。這顆種子是什麼？它是這樣一種想法：如果聚變在數十億年間為太陽提供能量，那麼，在能夠加以控製的情況下，它是否同樣能為地球提供無盡的能量？古希臘神話人物普羅米修斯(Prometheus)從神那裏盜取火種，並把它交給人類，導緻瞭進步、技術和文明。科學是否能“盜取”太陽的能量，並在地球上將它重新點燃，以此為全人類造福？普羅米修斯的下場很慘——他因為自己的罪過而被鏈子永遠鎖在瞭一塊岩石上。戰後科學傢們不用去擔心那圖謀報復的宙斯(Zeus)。事實上，他們認為馴服聚變會比較容易。恒星使它看起來似乎很容易：使足夠多的氫聚集成團，施加引力，聚變就……發生瞭。然而在地球上可沒有像恒星上那樣容易實現的有利條件，其中就包括那種等效於韆萬個地球的重力，它能夠對核心形成擠壓，將氫加熱和壓縮至聚變溫度。
　　科學傢不得不尋找其他某種方式來實現對氫的加熱和壓縮——這究竟會有多難？盡管戰爭年代是災難性的，但期間還是産生瞭一些技術奇跡。剛開始，一些人仍然在馬背上作戰，但很快戰爭中大量使用瞭快速移動的裝甲坦剋、遠程空中轟炸機、巨型航空運輸機以及潛艇。到瞭戰爭後期，還齣現瞭能攻擊幾百英裏外目標的火箭、噴氣引擎飛機，以及最重要的——一種能摧毀整座城市的炸彈。戰後，在一些科學傢中彌漫著一種樂觀情緒。既然他們在6年的戰爭時期都能取得如此多的成就，那麼想象一下他們在和平時期該能做些什麼。
　　其中之一就是發展核能。不過這並不是聚變，而是另外一種核反應，投擲在日本廣島和長崎的原子彈所利用的反應過程——裂變。裂變，從某種意義上來說是聚變的逆過程。在裂變中，我們所知道的一些最大的核，比如鈾，分裂成兩個新的核。這個起始核比裂變反應後得到的碎片稍重一些，那部分消失的質量在反應過程中轉化成瞭能量。與聚變不同，裂變無需高溫觸發，大的核被高速運動的中子擊中後很容易分裂。這是在：1938年的新發現，一些核分裂時會附帶産生中子，從而導緻一種鏈式反應的開啓：一個核被一個中子擊中，它分裂並射齣兩個中子；這兩個中子擊中兩個新核又射齣四個中子，以此類推。這種鏈式反應使原子彈——裂變炸彈成為可能：如果你集閤瞭一堆像是鈾或者鈈這樣的所謂可裂變物質，且超過某一臨界量，鏈式反應就會自發開始並失去控製，在一瞬間發生爆炸。
　　在加入曼哈頓計劃(第二次世界大戰期間盟軍的原子彈研製計劃)的科學傢們製造齣原子彈之前，他們在世界上第一座反應堆中以一種可控的方式測試瞭鏈式反應。該反應堆是秘密建設的，就位於芝加哥大學(UniversityofChicago)體育場所在的施塔格足球場(StaggField)底下的一個壁球場內，被稱為芝加哥1號堆，因為組成它的是一堆鈾和石墨塊。反應堆的建設由恩裏科·費米(EnricoFermi)領導，他是一位著名的意大利裔美國物理學傢。石墨吸收中子以減緩裂變反應。反應堆中的石墨塊是經過精心設計而特彆排列的，既保證有足夠多的鈾彼此足夠接近，以維持鏈式反應，同時又不足以讓它失控並發生爆炸。
　　反應堆周圍既沒有輻射屏，也沒有采取措施防止可能的爆炸——費米認為無須如此，他對於自己的計算足夠自信。1942年12月2日下午3點左右，費米的助手們從反應堆中心慢慢拉齣一根石墨控製棒。按照計算，在反應堆中，這點石墨量的減少恰好能允許鏈式反應開始。費米盯著一颱中子計數器，看到中子數量隨著控製棒被抽齣開始上漲。在一群顯要人物的見證下，費米啓動瞭第一次可控核反應，持續瞭近半個小時，然後重新插入控製棒中止反應。
　　戰爭結束之後，工程師們在第一時間內將這項技術投人商業用途。第一座用來發電的核反應堆於1951年在美國建成，第一個嚮電網供電的反應堆則於1954年在蘇聯建成，第一座真正的商用核電站於1956年在英國開始運轉。在那時，許多人預期核動力發電是廉價且無限的。但是，將裂變用作能源仍存在問題。
　　第一，鈾是一種有限的資源，一些預測說在21世紀結束前鈾就可能變得非常稀缺。
　　第二是安全問題：因為裂變反應堆依靠鏈式反應，反應的運行可能會過速，而反應堆則可能會因此而過熱。反應堆雖然不會像原子彈那樣引起核爆炸，因為其內部的可裂變物質太過分散；但是它會導緻過熱並熔化核芯——就像1979年發生在三哩島的事故，或引起火災——就像1986年發生在切爾諾貝利的事故。
　　反應堆中包含有數噸的鈾或鈈燃料，並且在運行一段時間後還要産生許多放射性廢燃料，其中一些對人危害極大。當事故發生時，危險的是這種放射性物質的擴散範圍又遠又廣。在三哩島，這些物質的擴散受到瞭控製；但在切爾諾貝利卻沒有。
　　……

前言/序言

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