可控核聚变科学技术前沿问题和进展
张浩然
物理与材料科学学院 15级应用物理学 B31514024
摘要：可控核聚变能源是未来理想的清洁能源。国际磁约束聚变界近期研究的焦点是国际热核聚变实验堆（ITER）项目。本文介绍了ITER 计划的科学目标和工程技术目标中的前沿问题，提出了我国磁约束聚变近期、中期和远期技术目标，制定了中国磁约束聚变发展路线图。
关键词：国际热核聚变实验堆；中国聚变工程实验堆；ITER
一、前言
可控核聚变能源是未来理想的清洁能源。在磁约束聚变领域，托卡马克研究目前处于领先地位。我国正式参加了国际热核聚变实验堆（ITER）项目的建设和研究，同时正在自主设计研发中国聚变工程试验堆（CFETR）。在惯性约束领域，Z 箍缩作为能源更具潜力，有可能发展成具有竞争力的聚变–裂变混合能源。本文重点介绍了磁约束聚变的前沿问题等。
二、磁约束聚变前沿问题
（一）磁约束聚变的研究意义和现状
磁约束聚变是利用特殊形态的磁场把氘、氚等轻原子核和自由电子组成的处于热核反应状态的超高温等离子体约束在有限的体积内，使等离子体受控制地发生大量的原子核聚变反应，释放出能量。磁约束聚变通过低密度长时间燃烧的方式实现氘、氚等离子体的自持燃烧，并将这种燃烧维持下去。世界上的磁约束聚变装置主要有托卡马克、仿星器、磁镜三种类型，其中托卡马克最容易接近聚变条件而且发展最快。目前，磁约束聚变已经取得重大进展，我国正式参加了ITER 项目的建设和研究；同时作为ITER 装置与聚变示范堆（DEMO）之间的桥梁，我国正在自主设计、研发CFETR 项目[1]。这些措施将使我国的磁约束聚变研究水平位于国际前列。
（二）磁约束聚变的前沿问题
磁约束聚变的研究开发不仅耗资巨大，而且在科学和技术上充满了挑战，以至于在经历了40多年的较具规模的国际聚变研究之后，直到20世纪90年代才基本获得可以建造磁约束聚变实验堆的必要知识和技术。磁约束聚变还处于探索阶段，存在很多物理和工程技术方面的问题需要解决。目前，国际磁约束聚变界的主要研究内容是与ITER装置相关的各类物理与技术问题[2]。ITER 装置设计总聚变功率达到5×105 k W，是一个电站规模的实验反应堆。它的作用和任务是利用具有电站规模的实验堆证明氘、氚等离子体的受控点火和持续燃烧，验证聚变反应堆系统的工程可行性，综合测试聚变发电所需的高热流和核部件，实现稳态运行，从而为建造聚变能示范电站奠定坚实的科学基础和必要的技术基础。ITER 计划的科学目标具体包括：
①集成验证先进托卡马克运行模式；②验证“稳态燃烧等离子”体物理过程；③聚变阿尔法粒子物理；④燃烧等离子体控制；⑤新参数范围内的约束定标关系；⑥加料和排灰技术。
ITER 装置运行第一阶段的主要目标是建设一个氘、氚燃烧能产生5×105k W 聚变功率聚变增益系数Q=10、脉冲维持大于400 s 的托卡马克聚变堆。在ITER 装置中将产生与未来商用聚变反应堆相近的氘、氚燃烧等离子体，供科学家和工程师研究其性质和控制方法，
这是实现聚变能必经的关键一步。ITER 装置运行的第二阶段将探索实现稳态高约束的高性能燃烧等离子体，聚变增益系数Q=5、脉冲维持大于 3 000 s。这种稳态高性能的“先进燃烧等离子体”是建造托卡马克型商用聚变堆所必需的。ITER 计划在后期还将探索实现高增益的燃烧等离子体。ITER 计划科学目标的实现将为商用聚变堆的建造奠定可靠的科学和工程技术基础。
此外，ITER 计划的工程技术目标是通过创造和维持氘、氚燃烧等离子体，检验和实现各种聚变技术的集成，并进一步研究和发展能直接用于商用聚变堆的相关技术。上述工作是设计与建造商用聚变堆之前所必须的，而且只能在ITER 装置上开展。ITER 计划在工程技术方面部分验证的聚变堆的工程技术问题包括以下几个。
（1）堆级磁体及其相关的供电与控制技术研究；
（2）稳态燃烧等离子体（产生、维持与控制）技术，即无感应电流驱动技术、堆级高功率辅助加热技术、堆级等离子体诊断技术、等离子体位形控制技术、加料与除灰技术的研究；（3）初步开展高热负荷材料试验；
（4）包层技术、中子能量慢化及能量提取、中子屏蔽及环保技术研究；
（5）低活化结构材料试验（TBM），氚增殖剂试验研究，氚再生、防氚渗透实验研究，氚回收及氚纯化技术研究；
（6）热室技术，堆芯部件远距离控制、操作、更换及维修技术研究。
ITER 将集成当今国际受控磁约束核聚变研究的主要科学和技术成果，第一次在地球上实现能与未来实用聚变堆规模相比拟的受控热核聚变实验堆，解决通向聚变电站的关键问题。
ITER 计划的成功实施，将全面验证聚变能源开发利用的科学可行性和工程可行性，是人类受控热核聚变研究走向实用的关键一步。
（三）我国磁约束聚变研究的技术目标和发展规划
我国核聚变能研究开始于20 世纪60 年代初，尽管经历了长时间非常困难的阶段，但始终能坚持稳定、渐进的发展。从20 世纪70 年代开始，我国集中选择了托卡马克为主要研究途径，先后建成并运行了CT-6、KT-5、HT-6B、HL-1、HT-6M 托卡马克实验装置。目前，我国的托卡马克装置主要有华中科技大学的J-TEXT 装置、核工业西南物理研究院的HL-2M 装置和中国科学院等离子体物理研究所的EAST 装置。在以上这些托卡马克装置的设计、研制和实验过程中，组建并锻炼了一批聚变工程师队伍，中国科学家在这些托卡马克装置上开展了一系列重要研究工作。我国未来聚变发展战略应瞄准国际前沿，广泛利用国际合作，夯实我国磁约束核聚变能源开发研究的坚实基础，加速人才培养，以现有中、大型托卡马克装置为依托，开展国际核聚变前沿课题研究，建成知名的磁约束聚变等离子体实验基地，探索未来稳定、高效、安全、实用的聚变工程堆的物理和工程技术基础问题。我国磁约束聚变的近期、中期和远期技术目标如下[3]。
（1）近期目标（2015—2021 年）：建立近堆芯级稳态等离子体实验平台，吸收消化、发展与储备聚变工程实验堆关键技术，设计、预研聚变工程实验堆关键部件等；
（2）中期目标（2021—2035 年）：建设、运行聚变工程实验堆，开展稳态、高效、安全聚变堆科学研究；
（3）远期目标（2035—2050 年）：发展聚变电站，探索聚变商用电站的工程、安全、经济性。
为了尽早地实现可控聚变核能的商业化，充分利用我国现有的托卡马克装置和资源，制定了一套完整的符合我国国情的中国磁约束聚变（MCF）发展路线示意图。
未来十年，重点在国内磁约束的两个主力装置（EAST、HL-2M）上开展高水平的实验研
究。EAST 装置目前基本完成了升级，研究能力和实验条件有了大幅度的提高，可以开展大量的针对未来ITER 装置和下一代聚变工程堆稳态高性能等离子体研究，实现磁场稳定运行在3.5 T、等离子体电流1.0 MA，获得400 s 稳定、可重复的高参数近堆芯等离子体的科学目标，成为能为ITER 装置提供重要数据库的国际大规模先进试验平台。结合全超导托卡马克新的特性，探索和实现两到三种适合于稳态条件的先进托卡马克运行模式，稳态等离子体性能处于国际领先水平。在此阶段，将重点发展专门的物理诊断系统，特别是对深入理解等离子体稳定性、输运、快粒子等密切相关的物理诊断。在深入理解物理机制的基础上，发展对等离子体剖面参数和不稳定性的实时控制理论和技术，探索稳态条件下的先进托卡马克运行模式和手段。实现高功率密度下的适合未来反应堆运行的等离子体放电，为实现近堆芯稳态等离子体放电奠定科学和工程技术基础。同时需对装置内部结构进行升级改造，以满足稳态高功率下高参数等离子体放电的要求[4]。
在未来几年内，HL-2M 装置将完成升级，具有良好的灵活性和可近性，进一步发展20~25 MW 的总加热和电流驱动功率，着重发展高性能中性束注入（NBI）系统（8~10 MW）；增加电子回旋、低杂波的功率，新增2 MW 电子回旋加热系统。利用独特的先进偏滤器位型，重点开展高功率条件下的边界等离子体物理，特别是探索未来示范堆高功率、高热负荷、强等离子体与材料相互作用条件下，粒子、热流、氦灰的有效排除方法和手段，与EAST装置形成互补[4]。
此外，在全面消化、吸收国际热核聚变实验堆设计及工程建设技术的基础上，以我为主开展CFETR 的详细工程设计及必要的关键部件预研，并结合以往的物理设计数据库，在我国的“东方超环”“中国环流器2 号改进型”托卡马克装置上开展与CFETR 装置物理相关的验证性实验，为CFETR 装置（大半径R = 7.2 m，小半径a = 2.2 m，中心环向磁场Bt = 6.5T，拉长比k = 2）的建设奠定坚实基础。在“十三五”后期，2021 年左右开始独立建设2×105~1×106 k W 的聚变工程实验堆，在2035 年前后建成CFETR 装置。CFETR装置相较于目前在建的ITER 装置，在科学问题上主要解决未来商用聚变示范堆必需的稳态燃烧等离子体的控制技术，氚的循环与自持，聚变能输出等ITER 装置未涵盖内容；在工程技术与工艺上，重点研究聚变堆材料、聚变堆包层及聚变能发电等ITER 装置上不能开展的工作；掌握并完善建设商用聚变示范堆所需的工程技术。CFETR 装置的建设不但能为我国进一步独立自主地开发和利用聚变能奠定坚实的科学技术与工程基础，而且使得我国率先利用聚变能发电、实现能源的跨越式发展成为可能[4]。
三、结论和建议
聚变能源开发难度非常大，需要长期持续攻关。建议我国深入ITER 国际合作计划，全面掌握聚变实验堆技术；积极推进CFETR 主机关键部件研发，适时启动CFETR 全面建设。
参考文献
[1] Wan Y X, Li J G, Liu Y, et al. Overview of the present progress and activities on the CFETR [J]. Nuclear Fusion, 2017, 57(10): 102009.
[2] Shimada M, Campbell D J, Mukhovatov V, et al. Progress in the ITER physics basis-chapter 1: Overview and summary [J]. Nuclear Fusion, 2007, 157(21–22): 44.
[3] 李建刚. 我国超导托卡马克的现状及发展[J]. 中国科学院院刊, 2007, 22(5): 404–410.
Li J G. Present status and development of superconducting toka-mak research in China [J]. Bulletin of Chinese Academy of Sci-ences, 2007, 22(5): 404–410.
[4] 李建刚. 托卡马克研究的现状及发展[J]. 物理, 2016, 45(2): 88–97.
Li J G. The status and progress of tokamak research [J]. Physics, 2016, 45(2): 88–97.
个人总结
等离子体(Plasma)是一种由自由电子和带电离子为主要成分的物质形态，广泛存在于宇宙中，常被视为是物质的第四态，被称为等离子态，或者“超气态”，也称“电浆体”。等离子体具有很高的电导率，与电磁场存在极强的耦合作用。它是由部分电子被剥夺后的原子及原子团被电离后产生的正负电子组成的离子化气体状物质。等离子体是一种很好的导电体，利用经过巧妙设计的磁场可以捕捉、移动和加速等离子体。等离子体物理的发展为材料、能源、信息、环境空间、空间物理、地球物理等科学的进一步发展提供了新的技术和工艺。
等离子体有着十分广泛的应用，如下：
(1)微电子器件的制造。用低气压高密度等离子体源进行等离子体刻蚀。
(2)太阳能薄膜电池的制造，用PECVD沉积非晶硅、多晶硅薄膜，SiNx膜。
(3)LCD，LED，OLED等显示设备的制造。
(4)磁约束聚变。
(5)微机电系统(MEMS)，微流控，微传感器。
(6)电推进。
(7)材料表面处理。
(8) 磁控溅射真空镀膜。
(9) 消毒、生物、医学领域，包括种子处理，人体组织（伤口）处理等。
(10) 空间等离子体。
(11) 离子束源、中性束源。
等离子体物理学这门学科已经取得多方面的发展，相信在今后相当长的一段时间内依然会是物理学的一个十分活跃的分支学科。
当代科学技术前沿知识(共50题，共100分) 一. 单项选择题(共20题，共40分) 1.我国的载人飞船被命名为：（）。[2分] A“水星” B“猎户座” C“” D“神舟” 2.下列不属于纳米材料的是（）。[2分] A纳米线 B纳米球 C石墨烯 D金刚石 3.分布式可再生能源技术不包括以下哪项：（）。[2分] A太阳能光伏发电 B地热能利用 C太阳能热发电 D核电技术 4.据估算，真菌病害已使主要粮食作物的产量在全球围每年减少（）亿吨，损失的粮食每年
可多养活6亿人。[2分] A0.5 B0.75 C1.0 D1.25 5.（）是以基因组学、分子生物学知识和分子生物学技术为基础，融入工程学思想，将“自下而上”的“设计合成”的研究理念与系统生物学在“组学”基础上建立的“自上而下”的“综合分析”的研究理念相结合，具有巨大科学创新和应用潜力的新兴交叉学科。[2分] A合成生物学 B精准医学 C再生医学 D预防医学 6.当前，（）已成为全球新一轮科技革命和产业变革的着力点，成为新一代信息技术的聚焦点，推动经济社会各领域从数字化、网络化向智能化加速跃升。[2分] A新材料技术 B新一代人工智能 C新生物技术 D新能源技术 7.（）年11月24日，设施通过国家验收，标志着我国唯一的国家级野生生物种质资源库项
目建设全面完成。[2分] A1949 B1979 C2009 D2019 8.以下哪个国家或地区不面临严重的水资源压力:（）。[2分] A巴西 B中国东部 C北非 D阿拉伯地区 9.（）是世界第一台速度超过每秒10亿亿次的超级计算机。[2分] A天河二号 B神威?太湖之光 C顶点 D山脊 10.机器学习是指通过（）在机器上训练模型，并利用模型进行分析决策与行为预测的过程。[2分] A数据 B算法
浅析电子信息科学技术的发展前景 随着社会经济的不断发展，国内的科学技术也在进行不断的发展，特别是电子信息技术，已经逐渐走向了世界的前沿。本篇文章主要对电子信息科学技术的特点进行相应的阐述，进而对电子信息科学技术的发展前景进行简要分析。 标签：分析电子信息科学技术发展前景 前言：随着我国综合实力的不断提升，电子信息科技也在进行不断的进步和发展。所谓信息技术，就是对现实中一些事物的运动形态进行相应的描述，并且可以将事物的运动形态以一种清晰的方式体现出来。在该过程中，信息的主要表现形式就是数据或者文字，进而传递到人们的日常生活之中。随着时代的不断进步和发展，电子信息技术已经全面应用于人们的实际生活和生产之中，给人们的生活和生产带来了极大的便利。 1、电子信息技术的特点 随着电子信息技术的不断发展和日新月异，其已经被全面应用于人们的生活之中。相较于多媒体技术而言，电子信息技术更具备活跃性，因此更受人们的欢迎。电子信息技术在进行实际应用的过程中，不但具备信息传递更加快捷的特点，其本身传递的信息内容还具备更大程度的丰富性，因此，使人们在很短的时间内，就可以了解到更加丰富的知识，举例来讲，家用电器的实际应用。在现阶段的家用电器中，已经将电子信息技术全面应用其中，所以，家用电器不但具备一体化的特点，还具备系统化的特点。通过一体化的应用可以将电子科技产品的自动操作能力得到进一步的提高，还能在对各种突发状况进行处理的过程中，增强处理能力，使事故的发生概率进一步降低，而系统化的全面应用，则会使电子科技产品的生产速度进一步提升上来，最终提高工作效率。 就电子信息技术而言，其本身不但具备智能化的特点，还具备网络化和高效化的特点。其中，电子信息技术的智能化，主要是基于科学的实际发展，对电子信息技术进行智能化的建立，不但可以促进电子信息的发展，还能使其本身的发展更具方向，也就是说，现阶段的网络技术可以将人们的实际思维和行为进行充分并合理的展示，进而使电子信息技术的综合分析处理能力得到进一步的提高;而就现阶段的网络发展而言，是计算机发展与电子信息技术共同结合的产物，因此，电子信息技术的网络化可以使信息资源得到更大程度的共享。此外，所谓电子信息技术的高效化，就是随着电子信息技术的不断发展，电子信息技术不但越来越呈现高效化的趋势，还能将信息资源进行全面的整合，最终使信息得到高效化的处理。 2、电子信息技术的发展前景分析 2.1、多媒体化、智能化
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核聚变——未来的新能源 0811327 宋广佳 【摘要】：氢弹应用的正是聚变原理，这是人类利用核聚变能的首次成功尝试。两个氢原子合为一个氦原子，叫核聚变，太阳就因此释放出巨大能量。核聚变产生的能量比核裂变还要多，而其辐射却要少得多，而且核聚变燃料可以说是取之不尽、用之不竭的。 关键词：核聚变未来新能源国际合作项目研究 能源是社会发展的基石。古人伐木为薪，后来柴薪逐渐被煤、石油、天然气等化石燃料取代。而今，化石能源面临“危机”，同时又对环境造成严重污染。以煤炭、石油、天然气等化石能源替代柴薪的第一次能源革命，带来了社会、经济的迅速发展。然而这些宝贵的化石能源是不可再生的，据估计，100年后地球上的化石能源将会枯竭。面对即将来临的能源危机，人类开始寻找新能源。回顾人类发展的历史，每一次高效能新能源的利用，都会使社会进入一个新的时代，带来一次新的飞跃。新能源的开发是社会发展的重要基础。 能源分为一次能源和二次能源，化石能源、太阳能、风能、地热能、核能、潮汐能等为一次能源，而焦煤、蒸汽、液化气、酒精、汽油、电能为二次能源。其次，按利用状况，可分为常规能源和新能源。前者是指在不同历史时期的科技发展水平下已被广泛应用的能源，现阶段指煤、石油、天然气、水能和核裂变能五种；后者指由于技术、经济或能源品质等因素而未能大规模使用的能源，如太阳能、风能、海洋能、地热能等。为了社会的稳定发展，人们正在利用高新科学技术开发新的能源。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”。原子弹、氢弹的爆炸，使人们认识到原子核内蕴藏着巨大的能量，核电站正是合理利用核能的一个途径。而今，太阳能、地热能、海洋能、生物能等各种新能源也正在开发过程中。日本政府于1993年就提出旨在开发利用新能源的“新阳光计划”，每年都要为新能源技术开发拨款约362亿日元。日本新能源利用的目标是，到2008年争取使新能源在一次能源中所占的比重由目前的1%提高到3%。美国《国家综合能源战略》确定的新能源开发利用目标是，发展先进的可再生能源技术，开发非常规的甲烷资源，发展氢能的储存、分配和转化技术。 为什么太阳能源源不断地向外释放能量，好像永远不会枯竭？这个疑问直到爱因斯坦提出了狭义相对论才有了答案。在极高的温度下，太阳物质发生核聚变反应，释放出巨大的聚变能，其中极小一部分来到地球，成为地球一切生命和能源之源。 一、什么叫核聚变 世界上的每一种物质都处于不稳定状态，有时会分裂或合成，变成另外的物质。物质无论是分裂还是合成，都伴随着能量的转移过程。大家熟知的原子弹利用的则是裂变原理，目前的核电站也是利用核裂变来发电的。核裂变虽然能产生巨大能量，但裂变堆的核燃料蕴藏极为有限，不仅其强大辐射会伤害人体，而且废料也很难处理，可能遗害千年。1946年，第一颗原子弹在广岛上空引爆，此后不久，氢弹爆炸又获得成功。氢弹应用的正是聚变原理，这是人类利用核聚变能的首次成功尝试。两个氢原子合为一个氦原子，叫核聚变，太阳就因此释放出巨大能量。核聚变产生的能量比核裂变还要多，而其辐射却要少得多，而且核聚变燃料可以说是取之不尽、用之不竭的。氢弹威力无比，却无法控制，一旦释放就无法挽回。是否可以控制聚变能，使之缓慢释放，造福人类呢？
核聚变和受控热核反应 ?教学目标 1、了解原子和原子核的组成。 2、了解裂变、链式反应、聚变的大致情况和原子弹、氢弹的制造原理，以及核反应堆的作用。 3、了解研究可控核聚变的重大意义。启发学生想象人类开发利用核能的美好前景，激发学生努力学习科学技术的热情。 ?教学重点 了解原子和原子核的组成。 ?教学难点 了解裂变、链式反应、聚变的大致情况和原子弹、氢弹的制造原理，以及核反应堆的作用。 ?教学方法 讲授、讨论。 ?教具准备 原子和原子核的挂图，链式反应的挂图（能用幻灯显示原子、原子核的结构和链式反应的情况更好）。 ?课时安排 1课时 ?教学过程 一、温故致新 板书：核能 指出核能是一种先进的、可以替代常规能源的新能源。目前世界上利用核能发电的核电站已有400多个。其年发电量约占全球年发电总量的17%,到下世纪，核能有时能成为一些国家的主耍能源。 要了解核能是怎么回事，就需要从物质结构一一原子和原子核的组成说起。 二、分组自学 1、原子和原子核的组成 2、什么叫裂变？ 3、裂变和链式反应是怎么回事？ 4、核反应堆的作用是什么？
5、什么叫聚变？ 三、重点突破 板书：原子和原子核的组成 提问：请根据化学课屮讲过的内容，说说原子和原子核的组成情况？ 教师展示原子和原子核的挂图，归纳小结学生的回答，要求学生明确：任何物质的原子都是由位于原子中心区域带正电的原子核和带负电的核外电子组成的；原子核又是由带正电的质子和不带电的中子（质子和中子统称为核子）组成的。 板书： 讲述:木世纪初，科学家们通过实验和理论研究对原子和有子核的组成有了止确的认识, 发现原子核是可以改变的，而且在改变过程中可以释放出巨大的能量一一原子核能，简称核能，通常也叫原子能（确切地说，原子能应是原子核能的缩写代名词）。那么，怎样才能有效地获得蕴藏在原子核里的大量核能呢？ 旁注：在原子中，原子核和核外电子之间有广阔的空间，而在原子核中，质子和中子则是紧密地结合在一起的。此注供教师参考。 板书：裂变 指导学生阅读教材上讲裂变那一段课文。提出其注意： （1）裂变指的是什么现象； （观察教材上铀核裂变的示意图，结合阅读课文屮的讲述，了解铀核裂变释放出核能, 转化为周］韦I物体的内能是怎么回事； 了解裂变释放出的核能十分巨大。 提问：什么叫裂变？ 1千克铀中的铀核如果全部发生裂变，释放出的能量大约是1千克标准煤完全燃烧所放出能量的多少倍？ 旁注：检查学生阅读教材的效果。 教师小结并强调：用中子轰击铀235,铀核（质量大的核）会分裂成两部分（两个中等质量的核），这种现象叫做核裂变，简称裂变。根据书上提供的数据很容易算出，1千克铀中的铀核如果全部发生裂变，释放出的能量大约是1千克标進煤完全燃烧所放出能量的2. 5 X 106（250万）倍。由此可知，裂变是获得大量核能的重要途径。 板书：链式反应
《计算机前沿介绍》读书报告 ——人工智能为人类开启无限可能 随着计算机信息技术的迅猛发展，计算机技术的应用迅速渗透到社会生活的各个方面，计算机日益成为人们学习、工作和生活中不可缺少的基本工具之一，而且我也清楚地认识和感受到了随着以计算机为核心的信息技术在各个领域中的广泛应用。通过这次选修《计算机前沿技术》课，经过一学期的学习和实践，我深深体会到：计算机信息技术在高科技飞速发展、市场竞争异常激烈的今天，任何人不能只停在原有传统知识的认识上，只有不断学习计算机信息技术，通过计算机信息技术不断完善自己，通过计算机信息技术不断充实自己，才能在当今社会中立于不败之地。随着信息技术的高速发展，计算机无时无刻在伴随着我们，也给我们在学习和生活中增添了许多乐趣。通过这学期选修的《计算机前沿技术》，我了解到了计算机的发展史和其最基本的相关理论知识和工作原理以及计算机领域最前沿的技术，而我最感兴趣的是人工智能领域。 人们对人工智能的定义是：研究使计算机来模拟人的某些思维过程和智能行为（如学习、推理、思考、规划等）的学科，主要包括计算机实现智能的原理、制造类似于人脑智能的计算机，使计算机能实现更高层次的应用。 人工智能是计算机科学的一个分支，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。人工智能从诞生以来，理论和技术日益成熟，应用领域也不断扩大，可以设想，未来人工智能带来的科技产品，将会是人类智慧的“容器”。人工智能是对人的意识、思维的信息过程的模拟。人工智能不是人的智能，但能像人那样思考、也可能超过人的智能。 人工智能将涉及到学科有计算机科学、心理学、哲学和语言学等。可以说几乎是自然科学和社会科学的所有学科，其范围已远远超出了计算机科学的范畴，人工智能与思维科学的关系是实践和理论的关系，人工智能是处于思维科学的技术应用层次，是它的一个应用分支。从思维观点看，人工智能不仅限于逻辑思维，要考虑形象思维、灵感思维才能促进人工智能的突破性的发展，数学常被认为是多种学科的基础科学，数学也进入语言、思维领域，人工智能学科也必须借用数学工具，数学不仅在标准逻辑、模糊数学等范围发挥作用，数学进入人工智能学科，它们将互相促进而更快地发展。 人工智能的概念很宽，所以人工智能也分很多种，我们按照人工智能的实力将其分成三大类。弱人工智能(ANI): 弱人工智能是擅长于单个方面的人工智能。比如有能战胜象棋世界冠军的人工智能，但是它只会下象棋，你要问它怎样更好地在硬盘上储存数据，它就不知道怎么回答你了。强人工智能(AGI): 人类级别的人工智能。强人工智能是指在各方面都能和人类比肩的人工智能，人类能干的
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C、红外传感器 D、量子传感器 参考答案 答案：D 4. 量子材料指的是由于其自身电子遵循的量子力学规律而产生奇异物理特性的材料，下列不属于量子材料的是( )。 A.石墨烯 B.铜氧化物高温超导体 C.铁基超导体 D.锂离子电池 参考答案 答案：D 5. 2009年，科技部、中共中央组织部、工业和信息化部三部委联合启动国家 农村农业信息化示范省建设工作。以下哪个省市未被列入先期示范工作中：()。 A、山东 B、湖南 C、江苏 D、安徽 参考答案 答案：C 6. 目前，全球固体废物领域技术创新最为活跃的国家是以下哪个国家：()。 A、美国 B、德国
C、日本 D、中国 参考答案 答案：D 7. ()有望成为继药物治疗、手术治疗后的第三种疾病治疗途径。 A、精准医学 B、再生医学 C、预防医学 D、康复医学 参考答案 答案：B 8. 关于重大慢性病的说法，不正确的是（)。 A.重大慢性病多为终身性疾病，很难根治 B.并发症危害大，疾病后期的致死致残率高 C.对人类健康和发展造成了极大的负面影响 D.不会造成经济损失 参考答案 答案：D 9. 深海生物资源主要是指生活在海洋大陆坡和洋底水深( )之间，具有开发利用价值的生物。 A.小于200米 B.200~3000米 C.3000～5000米
关于电子信息科学技术发展现状的思考 发表时间：2019-08-27T10:47:06.350Z 来源：《基层建设》2019年第16期作者：何庆滨 [导读] 摘要：近年来，网络与各类电子产品在我国得到了广泛的普及，电子信息科学技术已成为现代人高品质、高效率生活不可或缺的组成部分，它的广泛应用也对我们的生活理念产生了深远的影响，以此，有对电子信息科学技术的发展及现状做出简要的阐述显得尤为重要。 身份证号码：44068219800524XXXX 摘要：近年来，网络与各类电子产品在我国得到了广泛的普及，电子信息科学技术已成为现代人高品质、高效率生活不可或缺的组成部分，它的广泛应用也对我们的生活理念产生了深远的影响，以此，有对电子信息科学技术的发展及现状做出简要的阐述显得尤为重要。 关键词：电子信息；科学技术；发展现状 如今，人类已步入信息时代，信息的获取与整理方式对人们的生活与工作产生了深远的影响，受此影响，信息技术与信息产业在全球范围内得到了蓬勃的发展，并且已在许多国家的经济增长和社会发展中起到了关键作用，其发展必将对人类社会进步和未来社会发展产生深远影响。电子信息技术是现代文明的基础技术，在科学研究和技术开发中充当着不可或缺的技术手段，也成为了高技术中的关键技术。电子信息技术主要包括微电子技术、计算机技术、通信技术、网络技术以及显示技术等。 1 电子信息科学技术的发展状况 1.1向系统集成方向发展的微电子技术 集成电路制造是电子信息硬件产品所有关键技术的“核心”。其应用范围非常之广，大到计算机的CPU，小到各种IC卡的芯片，都运用到了集成电路。微电子技术历经大规模（LSI）、超大规模（VLSI）、特大规模（ULSI）集成时代，如今已于1995年步入了极大规模（GSI）集成时代。集成电路技术作为高科技代表对世界经济的发展发挥着举足轻重的作用。芯片面积越来越大，特征尺寸越来越小，集成度越来越高，片上系统日益完善是集成电路产品的发展趋势。20世纪90年代以中期以来，使用125mm以下硅片的数量逐渐减少，使用150mm硅片数量增长缓慢，使用200mm硅片数量逐年上升成为主流，300mm硅片也即将上市，400mm以上硅片的设计思路也已初步形成。在未来十年时间里，集成电路仍会以硅基CMOS电路工艺为主流，加工细微化，硅片大直径化是其主要发展趋势。 1.2向多媒体、智能化方向发展的计算机技术 计算机技术主要包括，PC机、服务器及其外部设备设计开发技术、计算（移动计算、网络计算、并行计算）技术、多媒体技术和人工智能技术等等。 计算机的性能以平均每两年提高一个数量级的速度发展，并行处理技术处于迅速发展之中。未来几年中，CPU将从32位过渡到64位；在产品结构中，因特网网络设备将替代计算机的核心地位。系统中，存储器的比重越来越大，存储技术也朝着海量存储的方向发展；多媒体技术的发展使得计算机、通信、家电融为一体，DVD光驱已经取代了CD-ROM，手写识别技术和语言识别技术已经走向实用化，数字图像交换技术也已进入市场。注意绿化带的配置应用到了微机多媒体技术之中，只有绿化带有了足够的宽度，并且要采用两种以上的乔木才能够达到宜人的效果。未来的电脑将会更加的拟人化和个性化。笔记本电脑以惊人的速度发展着，手持电脑也将会以全新的面貌推出问世。 1.3向多业务、高性能和大容量方向发展的网络技术 网络通信技术、网络服务技术和网络安全技术是网络技术的三个主要方面。目前，多业务、高性能、大容量是网络技术发展的主要方向。呈爆炸式增长的IP业务、超高速因特网、宽带综合业务数字网（B-ISDN）都将成为未来网络技术发展的重点。 融合数据、语音和影响的多元第二代Internet网络已经取代第一代的Internet单一数据网络，密集波分多路复用技术（DWDM）在光通信网络技术中的使用将极大降低网络传输成本，在将来有可能向用户提供无线宽带，使多媒体实时通讯的实现成为可能。在同一网络上实现所有媒体成分数据的有效传输时网络多媒体通信的主要任务。多媒体通信包含多种成分数据，这是其与传统的数据通信的显著不同。由于多媒体数据在通讯期间会产生巨大流量以及连续媒体的实时性要求，使快速而有效的数据转发机制在MCS（多媒体通讯系统）中成为不可或缺的重要环节。 1.4向宽带化、个性化、和综合化方向发展的通信技术 卫星、光纤传输技术、有线与无线接入技术、数字微波技术、移动通信技术等是通信技术的几个主要方面。 目前，低轨道通信卫星已经进入实用化；光纤传输技术的应用使得传输速度每3-4个月翻一番，通信业务也已经实现了传输活动画面的功能；移动通信技术迅猛发展，模拟移动通讯已全面被GSM、CDMA数字移动通信取代，GPRS（3代）也已走向进商用时代，第三代移动通信系统的国际标准也在紧张的制定中；以前的准同步数字系统（PDH）的数字微波通信系统已全面的向同步数字系统（SDH）的数字微波通信系统转变；宽带接入技术迅速发展，以光纤主干网站接入宽带目前已经超过G级，Internet无线接入技术以及蓝牙技术已经进入成熟阶段；在电信业务中渗透IP电话业务，使传统电信技术与IP技术的融合进一步加快，DWDM光传输、IP选路、包交换和Web应用四大要素是下一代宽带网必须考虑的，ATM技术将会与IP技术互相结合、取长补短。 1.5向大屏幕、平板方向发展的显示技术 显示技术正向着大屏幕、平板方向发展，新型显示器件的生产已成为国际新兴产业，成为电子信息产业中的重要产业。 2 电子信息技术对人们工作、生活的影响 2.1电子信息技术在人们生活中的影响 以前，人们只能在自己的工作单位才能接触到网络，如今，上网冲浪已成为人们业余生活的必需品了。目前，房地产开发商已经在构想规划出智能小区，以便能将高质量的宽带交互式多媒体信息服务提供给住户，使用户能够享受到一个实用、高效的网络平台，使小区住户能够足不出户的享受到所需的各种服务。 2.2电子信息技术在教育上的影响 当今，互联网和教育史决定时代命运的两种力量。这两种力量的融合形成了教育的信息化。教育信息化是一种现代化信息技术，它的基础是计算机多媒体和网络通信。教育信息化是社会信息化的产物，同时也是信息社会化对教育提出的新的要求，它的出现是社会信息化背景下时代的必然产物。首先，字印刷术发明以来，现代化电子信息技术是对教育最具革命性影响的技术。其次，由于教育的基础性，它
3.6《核聚变》教案 三维教学目标 1、知识与技能 （1）了解聚变反应的特点及其条件； （2）了解可控热核反应及其研究和发展； （3）知道轻核的聚变能够释放出很多的能量,如果能加以控制将为人类提供广漠的能源前景。 2、过程与方法：通过让学生自己阅读课本，培养他们归纳与概括知识的能力和提出问题的能力 3、情感、态度与价值观 （1）通过学习，使学生进一步认识导科学技术的重要性，更加心爱科学、勇于献身科学； （2）认识核能的和平利用能为人类造福，但若用于战争目的将给人类带来灾难，希望同学们努力学习，为人类早日和平利用核聚变能而作出自己的努力。 教学重点:聚变核反应的特点。聚变反应的条件。 教学方法:教师启发、引导，学生讨论、交流。 教学用具：多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。 （一）引入新课 1967年6月17日，我国第一颗氢弹爆炸胜利。从第一颗原子弹爆炸胜利到第一颗氢弹爆炸胜利，我国仅用了两年零八个月。前苏联用了四年，美国用了7年。氢弹爆炸释放核能是通过轻核的聚变来实现的。这节课我们就来研究聚变的问题。
（二）进行新课 1、聚变及其条件 提问：什么叫轻核的聚变？（两个轻核结合成质量较大的核，这样的反应叫做聚变） 提问：为什么轻核的聚变反应能够比重核的裂变反应释放更多的核能？（因为较轻的原子核比较重的原子核核子的平衡质量更大，聚变成质量较大的原子核能产生更多的质量亏损，所以平衡每个核子释放的能量就更大） 归纳补充： （1）氢的聚变反应： 22312341 1H+ 1H→ 1He+ 1H+4 MeV、 1H+ 1H→ 2He+ 0n+17.6 MeV （2）释放能量： ΔE＝Δmc2 ＝17.6 MeV，平衡每个核子释放能量3 MeV以上，约为裂变反应释放能量的3～4倍
当代科学技术前沿知识共100题 一.单项选择题(共20题 ,共40分) 1、我国的载人飞船被命名为: (D)。[2分] A“水星” B“猎户座” C“东方“ D“神舟” 2、下列不属于纳米材料的是(D)。[2分] A纳米线 B纳米球 C石墨烯 D金刚石 3、分布式可再生能源技术不包括以下哪项: (D)。[2分] A太阳能光伏发电 B地热能利用 C太阳能热发电 D核电技术 4、据估算，真菌病害已使主要粮食作物的产量在全球范围内每年减少(D) 亿吨，损失的粮食每年可多养活6亿人。[2分] A 0.5 B 0.75
D 1.25 5、(A)是以基因组学、分子生物学知识和分子生物学技术为基础，融入工程学思想，将“自下而上”的“设计合成”的研究理念与系统生物学在“组学”基础上建立的“自上而下”的“综合分析”的研究理念相结合，具有巨大科学创新和应用潜力的新兴交叉学科。[2分] A合成生物学 B精准医学 C再生医学 D预防医学 6、当前， (B)已成为全球新-轮科技革命和产业变革的着力点，成为新一代信息技术的聚焦点，推动经济社会各领域从数字化、网络化向智能化加速跃升。[2分] A新材料技术 B新-代人工智能 C新生物技术: D新能源技术 7、(C) 年11月24日，设施通过国家验收，标志着我国唯一的国家级野生生物种质资源库项目建设全面完成。[2分] A 1949 B 1979
D 2019 8.以下哪个国家或地区不面临严重的水资源压力:(A)。[2分] A巴西 B中国东部 C北非 D阿拉伯地区 9、(D) 是世界第一台速度超过每秒10亿亿次的超级计算机。[2分] A天河二号 B神威太湖之光 C顶点 D山脊 10、机器学习是指通过(D) 在机器上训练模型,并利用模型进行分析决策与行为预测的过程。[2分] A数据 B算法 C算力 D数据和算法 11.以下哪点不是我国水资源分布情况的特点: (A)。[2分] A人均占有量高 B南方水多
中国核工业 ＺＨＯＮＧＧＵＯＨＥＧＯＮＧＹＥ中国核工业 ＺＨＯＮＧＧＵＯ ＨＥ ＧＯＮＧＹＥ ２００６年?第１２期?总第７６期 国际磁约束核聚变研究始于上世纪５０年代。国际上将核聚变研究的发展分为六个阶段，即：原理性研究阶段、规模实验阶段、点火装置实验阶段（氘氚燃烧实验）、反应堆工程物理实验阶段、示范反应堆阶段、商用化反应堆阶段。总体上看，国际磁约束核聚变界正处在点火装置和氘氚燃烧实验阶段，并逐步向反应堆工程实验阶段过渡。 上世纪９０年代，国际磁约束核聚变研究取得了突破性的进展，获得了聚变反应堆级的等离子体参数，初步进行的氘－氚反应实验，得到１６兆瓦的聚变功率。可以说，磁约束核聚变的科学可行性已得到证 实，有可能考虑建造“聚变能实验堆”，创造研究大规模核聚变的条件已经成熟。国际聚变研究在完成科学可行性验证后已于１９９６年正式定位为核聚变能源开发，其显著标志是国际原子能机构（ＩＡＥＡ）等离子体物理和受控核聚变研究国际会议于１９９６年正式更名为国际聚变能源大会。 近十年来，各国在托卡马克装置上的核聚变研究不断取得令人鼓舞的进展。１９９１年１１月９日，欧共体的ＪＥＴ托卡马克装置成功地实现了核聚变史上第一次氘－氚运行实验，在氘氚６比１的混合燃料（８６％氘，１４％氚）中，等离子体温度达到３ 亿摄氏度，核聚变反应持续了２秒钟，产生了１×１０１８个聚变中子，获得的聚变输出功率为０．１７万千瓦，能量增益因子Ｑ值达０．１１～０．１２。虽然高峰聚变功率输出时间仅有２秒，但这是人类历史上第一次用可控方式获得的聚变能，意义十分重大。这一突破性的进展极大地促进了国际托卡马克实验堆计划的开展。 １９９３年１２月９日和１０日，美国在ＴＦＴＲ装置上使用氘、氚各 ５０％的混合燃料，使温度达到３亿～４亿摄氏度，两次实验释放的聚变能分别为０．３万千瓦和０．５６万千瓦，大约为ＪＥＴ输出功率的２倍和４ 国际核聚变研究开发的现状和发展趋势 本期专题———关注中国核聚变研究 ◎撰文?希物 特斯拉、等离子体存在时间２９６０毫秒。 我国聚变研究的中心目标是在可能的条件下促使核聚变能尽早在中国实现。因此，参加国际热核聚变实验堆（ＩＴＥＲ）计划应该也只能是我国整体聚变能研发计划中的一个重要组成部分。国家将在参加ＩＴＥＲ计划的同时支持与之配套或与之互补 的一系列重要研究工作，如托卡马克等离子体物理的基础研究、聚变堆第一壁等关键部件所需材料的开发、示范聚变堆的设计及必要技术或关键部件的研制等。参加ＩＴＥＲ计划将是我国聚变能研究的一个重大机遇。 尽管就规模和水平来说，我国核聚变能的研究和美、欧、日 等发达国家还有不小的差距，但是我们有自己的特点，也在技术和人才等方面为参加ＩＴＥＲ计划作了相当的准备。这使得我们有能力完成约定的ＩＴＥＲ部件制造任务，为ＩＴＥＲ计划作出相应的贡献，并有可能在合作过程中全面掌握聚变实验堆的技术，达到我国参加ＩＴＥＲ计划总的目的。 １５
学习目标: （一）知识与技能 1、了解聚变反应的特点及其条件. 2、了解可控热核反应及其研究和发展. 3、知道轻核的聚变能够释放出很多的能量,如果能加以控制将为人类提供广阔的能源前景。 （二）过程与方法 通过让学生自己阅读课本，培养他们归纳与概括知识的能力和提出问题的能力（三）情感、态度与价值观 1、通过学习，使学生进一步认识导科学技术的重要性，更加热爱科学、勇于献身科学。 2、认识核能的和平利用能为人类造福，但若用于战争目的将给人类带来灾难，希望同学们努力学习，为人类早日和平利用核聚变能而作出自己的努力。 学习重点: 聚变核反应的特点。 学习难点: 聚变反应的条件。 知识链接： 1、写出卢瑟福发现质子的核反应方程。 2、写出核力的特点： 3、什么是结合能？ 4、什么是比结合能？ 5、什么是质量亏损？
6、什么是裂变？ 7、什么是链式反应？ 8、写出一种典型的链式反应的方程。 1967年6月17日，我国第一颗氢弹爆炸成功。从第一颗原子弹爆炸成功到第一颗氢弹爆炸成功，我国仅用了两年零八个月。前苏联用了四年，美国用了7年。氢弹爆炸释放核能是通过轻核的聚变来实现的。 学习过程： 1、什么叫轻核的聚变？ 2、从微观角度说说轻核聚变的产生条件。 3、从宏观角度说说轻核聚变的产生条件。 4、写出一个氘核与一个氚核结合成氦核是的核反应方程。 注：（1）热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳和很多恒星的内部温度高达107 K以上，因而在那里进行着激烈的热核反应，不断向外界释放着巨大的能量。太阳每秒释放的能量约为3.8×1026 J，地球只接受了其中的二十亿分之一。太阳在“核燃烧”的过程中“体重”不断减轻。它每秒有７亿吨原子核参与碰撞，转化为能量的物质是400万吨。科学家估计，太阳的这种“核燃烧”还能维持
氢能源的开发和利用 菜大兴 （中南大学化学化工学院湖南长沙410083） 摘要：随着化石燃料等不可再生资源的日益紧缺和环境污染日益加重，人们迫切需要寻找替代能源。氢能作为可持续、清洁的能源而被广泛研究，是未来人类的理想能源之一，对整个世界经济的可持续发展具有重要的战略意义。本文主要述评了氢能制备、氢能储运、氢能利用在国际和国内的最新研究动态，并对氢能未来开发利用前景进行了展望。 关键词：氢能源、氢能制备、储氢技术、氢能利用 0 引言 能源是现代社会人类生活、生产中必不可缺的东西。随着社会经济的发展，人们对能源的需求越来越高。然而在能源开发及利用的研究中，人们发现有的能源与一般传统的矿物能源不同，如太阳能、风能、潮汐熊等再生性能源。氢能作为一种储量丰富、来源广泛、能量密度高、清洁的绿色能源及能源载体，被认为是连接化石能源向可再生能源过渡的主要桥梁[1]。 作为能源，氢能具有无可比拟的潜在开发价值。氢是自然界最普遍存在的元素，它主要以化合物的形态储存于水中，而水是地球上最广泛的物质；除核燃料外，氢的发热值在所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高；氢燃烧性能好，点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，而且燃点高，燃烧速度快；氢本身无毒，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁。氢能利用形式多，既可以通过燃烧产生热能，在热力发动机中产生机械功，又可以作为能源材料用于燃料电池，或转换成固态氢用作结构材料。用氢代替煤和石油，不需对现有的技术装备作重大的改造，现在的内燃机稍加改装即可使用。所有气体中，氢气的导热性最好，比大多数气体的导热系数高出10倍，在能源工业中氢是极好的传热载体。所以，研究利用氢能已成为国内外学者研究的热点[2]。 1 氢能制备方法 1.1 矿物燃料制氢 在传统的制氢工业中，矿物燃料制氢是采用最多的方法，并已有成熟的技术及工业装置。
全国电子专业高校排名一一送给考研的朋友们 一级学科代码及名称：0809电子科学与技术 本一级学科在全国高校中具有“博士一级”授权的单位共 24个，本 次参评20个；具有“博士点”授权的单位共28个，本次参评9个; 还有 2个具有“硕士一级”授权和4个具有“硕士点”授权的单位 也参加了本 次评估。参评高校共 35所。 10614电子科技大学 10013北京邮电大学 10001北京大学 10248上海交通大学 10286东南大学 10701西安电子科技大学 10698西安交通大学 10246复旦大学 学校代码及名称 10003清华大学 整体水平 排名 得分 1 95 2 9 3 3 8 8 6 85 8 81 9 79
华中科技大学 浙江大学11 78 哈尔滨工业大学 12 77 北京理工大学 .r . |—〒、［、、/.［?［」r .,、、八13 75 中国科学技术大学南开大学 武汉大学 1—戶）亠〒、［a'* ［.［亠r>. r .,、、八15 74 国防科学技术大学 北京航空航天大学 18 73 西北工业大学 19 72 天津大学 20 71 吉林大学 大连理工大学 22 70 中北大学 23 69 华南理工大学 北京工业大学25 68
10487 10335 10213 10007 10358 10055 10486 90002 10006 10699 10056 10183 10141 10110 10561 10005
10216 燕山大学 一级学科代码及名称： 0810 信息与通信工程 本一级学科在全国高校中具有“博士一级”授权的单位共 35 个，本 次参评 30 个；具有“博士点”授权的单位共 24 个，本次参评 3 个； 还有 4 个具有“硕士一级”授权和 4 个具有“硕士点”授权的单位 也参加了本次评估。参评高校共 41 所。 整体水平 学校代码及名称 排名 10269 华东师范大学 10459 郑州大学 10533 中南大学 90006 解放军理工大学 10212 黑龙江大学 10359 合肥工业大学 10140 辽宁大学 10475 河南大学 10657 贵州大学 27 67 28 64 31 63 33 62 得分
2019-2020年高二物理《核聚变》教学设计教案 ★新课标要求 （一）知识与技能 1．了解聚变反应的特点及其条件. 2．了解可控热核反应及其研究和发展. 3．知道轻核的聚变能够释放出很多的能量,如果能加以控制将为人类提供广阔的能源前景。 （二）过程与方法 通过让学生自己阅读课本，培养他们归纳与概括知识的能力和提出问题的能力 （三）情感、态度与价值观 1．通过学习，使学生进一步认识导科学技术的重要性，更加热爱科学、勇于献身科学。 2．认识核能的和平利用能为人类造福，但若用于战争目的将给人类带来灾难，希望同学们努力学习，为人类早日和平利用核聚变能而作出自己的努力。 ★教学重点 聚变核反应的特点。 聚变反应的条件。 ★教学方法 教师启发、引导，学生讨论、交流。 ★教学用具： 多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。 ★课时安排 1 课时 ★教学过程 （一）引入新课 教师：1967年6月17日，我国第一颗氢弹爆炸成功。从第一颗原子弹爆炸成功到第一颗氢弹爆炸成功，我国仅用了两年零八个月。前苏联用了四年，美国用了7年。氢弹爆炸释放核能是通过轻核的聚变来实现的。这节课我们就来研究聚变的问题. 学生：学生认真仔细地听课 点评：通过介绍我国第一氢弹爆炸，激发同学们的爱国热情。
（二）进行新课 1．聚变及其条件 提问：请同学们阅读课本第一段，回答什么叫轻核的聚变？ 学生仔细阅读课文 学生回答：两个轻核结合成质量较大的核，这样的反应叫做聚变。 投影材料一：核聚变发展的历史进程［1］ 提问：请同学们再看看比结合能曲线（图19.5-3），想一想为什么轻核的聚变反应能够比重核的裂变反应释放更多的核能？ 让学生了解聚变的发展历史进程。 学生思考并分组讨论、归纳总结。 学生回答：因为较轻的原子核比较重的原子核核子的平均质量更大，聚变成质量较大的原子核能产生更多的质量亏损，所以平均每个核子释放的能量就更大点评：学生阅读课本，回答问题，有助于培养学生的自学能力。 教师归纳补充： （1）氢的聚变反应： 2 H+21H→31He+11H+4 MeV、 1 2 H+31H→42He+10n+17.6 MeV 1 （2）释放能量：ΔE＝Δmc2＝17.6 MeV，平均每个核子释放能量3 MeV以上，约为裂变反应释放能量的3～4倍 提问：请同学们试从微观和宏观两个角度说明核聚变发生的条件？ 学生阅读教材，分析思考、归纳总结并分组讨论。 得出结论 微观上：参与反应的原子核必须接近到原子核大小的尺寸范围，即10-15m，要使原子核接近到这种程度，必须使它们具有很大的动能以克服原子核之间巨大的库仑斥力。 宏观上：要使原子核具有如此大的动能，就要把它加热到几百万摄氏度的高温。 点评：从宏观和微观两个角度来考虑核聚变的条件，有助于加深理解。 教师说强调：聚变反应一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠自身产生的热就可以维持反应持续进行下去，在短时间释放巨大的能量，这就是聚变引起的核爆炸。 教师补充说明： （1）热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳和很多恒星的内部温度高达107K 以上，因而在那里进行着激烈的热核反应，不断向外界释放着巨大的能量。太阳每秒释放的能量约为3.8×1026 J，地球只接受了其中的二十亿分之一。太阳在“核燃烧”的过程中“体重”不断减轻。它每秒有７亿吨原子核参与碰撞，转化为能量的物质是400万吨。科学家估计，太阳的这种“核燃烧”还能维持90亿~100亿年。当然，与人类历史相
浅谈对计算机科学与技术的认识 【摘要】计算机科学与技术的发展日新月异，现如今计算机科学与技术已经成为人类生活必不可少的一部分，它的问世毫无疑问地改变和发展了人们生活，推动了现代文明的进步。目前各国在计算机科学技术发展方面逐渐加大了投资力度，计算机已经成为综合国力竞争的重要组成部分。本文笔者将对计算机科学与技术进行简要的分析，谈谈自己对计算机科学与技术的认识。 【关键词】计算机科学；技术；认识 计算机科学与技术从诞生到现在，经历了无数次的突破：它最初的设计是单纯的来提高处理速度的高速计算器，到目前可以帮助人类解决大多数问题的智能机器，许多人继续研究对这一课题进行研究，使人们可以轻松享受由计算机带来的便利。 一、计算机科学与技术的理解 计算机科学来源于对数理逻辑、计算模型、算法理论和自动计算机器的研究，形成于20世纪30年代后期。计算机科学是用来研究计算机设计、制造及计算机信息获取、存储表示、处理控制等理论和技术的学科，是描述和变换信息的算法，包括其理论、分析、设计、实现和应用的系统研究。计算机科学是一门包含各种各样与计算和信息处理相关主题的系统学科，从抽象的算法分析、形式化语法等，到更具体的主题如编程语言、程序设计、软件和硬件等。 计算机技术是研究计算设备的科学技术，它的内容非常广泛，可粗分为计算机系统技术、计算机器件技术、计算机部件技术和计算机组装技术等几个方面。计算机技术包括：运算方法的基本原理与运算器设计、指令系统、中央处理器（CPU）设计、流水线原理及其在CPU设计中的应用、存储体系、总线与输入输出。 二、计算机科学与技术的发展 从1946年第一台计算机的出现算起，计算机的发展已有六十多年，计算机无论从运算速度、缩小性、降低成本或者开发上都得到了质的飞跃。 2.1“技术突破”型科技逐渐让位于“系统合成”型的科技 早期的三大发现（达尔文学说，能量转换，细胞学），在1925--1950年重大科技突破有40多件。而19世纪40年代至50年代则为原子能、计算机、空间技术等寥寥几项。50年代后这种技术突破是越来越少了，70年代至今，我们人类似乎在循环一个周期，我们将从前的科学原理及技术挖出挖深，并且把他们有机的结合在一起，从而形成新的技术。就好像计算机基本原理虽然有了极大的发展，但论起基础仍然没有离开100年前关于程序与存储的设想。而阿波罗宇宙飞船技
一. 本周教学内容：轻核的聚变 二. 知识要点： 1. 了解轻核的聚变特点，知道可控热核反应，知道热核反应及其应用。 2. 本章知识网络 三. 疑难辨析： 1. 核物理学中把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应叫做轻核的聚变、简称聚变。聚变放出核能的原因是原子序数很小的轻核（质量数小于30）结合成一个原子序数大些的核时，会有质量亏损，因而放出核能。 使轻核发生聚变，必须使它们的距离十分接近，达到10－15m的近距离。由于原子核都是带正电的，要使它们接近到这种程度，必须克服巨大的库仑斥力。这就需要原子核有足够的动能，有一种办法，就是把它加热到几百万摄氏度以上的高温，因此聚变反应又叫热核反应。热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠自身产生的热就可以使反应进行下去。 热核反应与核裂变反应相比具有以下优越性：① 就相同质量的核燃料而言，热核反应释放的核能比裂变反应大得多；② 裂变时产生的放射性物质，由于放射性强、半衰期大，处理起来比较困难，而热核反应在这方面的问题要简单得多； ③ 就核燃料的储量而言，热核反应所用的燃料氘，在地球上的储量非常丰富。 2. 利用人工方法控制的热核反应称为可控热核反应。太阳辐射的能量来自太阳内部的热核反应。氢弹的工作原理也是热核反应。 3. 本章知识网络
【典型例题】 [例1] 一个质子和两个中子聚变成一个氚核，已知质子的质量为< style= > =1.0073u，中子质量为解： （1）聚变方程为 （2）质量亏损Δm=mH 2mn－m＝（1.0073 2×1.0087－3.0180）u=0.0067u 释放的核能ΔE=Δmc2＝0.0067×931.5MeV≈6.24MeV （3）平均每个核子放出的能量为 B. 解：由定义可知，A、C正确 [例3] 甲、乙两个原来静止的原子核在匀强磁场中衰变后的运动轨迹分别如图中的（甲）和（乙）所示。
电子科技行业的前沿技术集锦（2013年） 一、复旦成功研发世界第一个半浮栅晶体管（SFGT）。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2 二、石墨烯新进展神奇之碳再写神奇。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6 三、意念控制的未来正在走近。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。13 四、全新液流电池属于未来的电池。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。15 五、微型能量收集技术实现无电池应用。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。18 六、集成电路突破半导体限制：不使用半导体的晶体管VS光子回路。。。。。。。。。。。24 七、植入大脑的微芯片可保存人们的大脑记忆内容。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。26 八、全新电阻式RAM技术问世单芯片可存1TB数据。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。28 九、“透明纸”将改变电子元器件未来。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。30 十、中科院研制室温状态下液态金属直接印刷电子。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。36
一、复旦成功研发世界第一个半浮栅晶体管（SFGT） 北京时间2013年8月9日出版的最新一期《科学》杂志（Science）刊发了复旦大学微电子学院张卫团队最新科研论文，该团队提出并实现了一种新型的微电子基础器件：半浮栅晶体管（SFGT，S emi-Floating-Gate Transistor）。这是我国科学家在该顶级学术期刊上发表的第一篇微电子器件领域的原创性成果。 据悉，当代集成电路科技的发展主要是基于摩尔定律，该定律是由英特尔公司创始人之一戈登?摩尔提出的：芯片上的晶体管特征尺寸在不断地缩小，使得芯片上的晶体管数量每隔18个月便会增加一倍。 目前，集成电路的量产技术已发展到了22纳米技术节点，尽管我国在自主知识产权集成电路技术上取得了长足进步，但集成电路的核心技术基本上依然由国外公司拥有。我国集成电路产业主要依靠引进和吸收国外成熟的技术，在微电子核心器件及集成工艺上缺乏核心技术。半浮栅晶体管（SFGT）作为一种新型的微电子基础器件，它的成功研制将有助于我国掌握集成电路的核心技术，从而在芯片设计与制造上逐渐获得更多话语权。 微电子学院实验室检测台 半浮栅晶体管（SFGT）：结构巧性能高 金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET）是目前集成电路中最基本的器件，工艺的进步让MOSFET晶体管的尺寸不断缩小，而其功率密度也一直在升高。我们常用的U 盘等闪存芯片则采用了另一种称为浮栅晶体管的器件。闪存又称“非挥发性存储器”。所谓“非挥发”，就是在芯片没有供电的情况下，信息仍被保存不会丢失。这种器件在写入和擦除时都需要有电流通过一层接近5纳米厚的氧化硅介质，因此需要较高的操作电压（接近