核聚变有多诱人?科学家0。6吨核聚变燃料,相当于200万吨优质煤
自工业文明以来,人类一直为了能源奔波,从早期的鲸油到石油再到多种能源的开发,助力人类走过了漫长的历史。
海上开采石油
新时代下,核聚变 成为人们关注的焦点,核聚变有多诱惑人?科学家表示:0.6吨核聚变燃料,相当于200万吨优质煤,心动了没?未来能源核聚变
对于可控核聚变,大家可能比较陌生,不过对于"人造太阳",相信大家都有所了解,不管是科幻片还是现实当中,"人造太阳"都能为人类提供源源不断的光和热。
"人造太阳"就是可控 核聚变的别称,它的运作原理与太阳相同,属于两个较轻的原子结合为一个较重原子的过程。
人造太阳技术畅想
整个过程会释放出大量的能量,其中0.6吨的核聚变原材料就能够产生100万千瓦的电量。
要产生相同的电量,需要烧200多万吨优质煤或者是30吨核燃料进行裂变。
太阳就是依靠着氢的核聚变,发光发热了50多亿年,并且在未来的50多亿年的时间内,它都将继续进行着自己最本质的"工作"。
从这里不难看出,人类掌握氢元素的核聚变之后,在能源方面,将会是怎样的一幅光明前景。
在未来的航天领域当中,以核聚变提供能源是一个重点关注的领域,毕竟,如今限制人类走出太阳系的并不是速度,而是没有持续供给的能源。
飞越宇宙畅想
毕竟,人类不可能带着几千万吨煤炭或者是几百万吨和燃料进行星际穿越。
而且核聚变的原材料在地球当中的含量也相当的丰富,目前实现核聚变最为有效的同位元素为氢。
氢元素虽然在大气中的含量并不高,但是人们可以在水中提取出氢,这就意味着整个汪洋大海都是人类的核聚变原材料。
如果这项研究能够落实,人类在万年的时间内,不会再为能源发愁,届时人类就有更多的经历去探索宇宙的奥秘。
未来,可控的核聚变还有可能用于商业当中,曾经有一个假新闻称,我国已经出现了第一批可控核聚变用于商业。
核聚变反应堆
从中不难看出研究可控核聚变技术是人心所向。
具体来讲,如此炙手可热的一种新型能源,它究竟有什么优势呢?丰富的含量
氢元素的含量远比人们想象的要多得多,根据科学家推算,每升水当中就含有0.03克的氘(氢元素核聚变原材料)。
这0.03克的氘释放出的能量与300升汽油燃烧之后释放的能量比肩,以此推算,光是海水当中蕴含的氘就有45万亿吨的氘。
如果加上其他水资源,以及特殊矿物质当中蕴含的氢元素,人类氘的储存量可能在60万亿吨左右。
这就意味着,人类将告别夜以继日地铲煤时代,走向轻快能源的道路。
核聚变原理
而且氢元素在宇宙当中的储存量占据到了第一位,太阳系当中著名的气体星球木星,当中的氢气含量就达到了惊人的89%.
要知道木星的体积是地球的1136倍 ,这89%氢气的含量究竟含有多少氢元素,人类难以想象。
相信,人类总有一天能够采集到木星上的氢气,来供给地球使用。
木星
其实,就算是不用考虑宇宙当中氢元素的储存量,地球上蕴含的氘,也能供给人类使用百亿年的时间。干净安全
从历史看来,一次次核事件泄露带给人类的灾难,都让人们"闻核变色"。
人们不免将核能源与破坏联系在一起,核能源就像是一把利刃双刃剑,利己害己并存。
核能反应CG
但是核聚变的过程则不同,它不会像核裂变一般,产生放射性物质,所以是干净的。
核聚变的产物为氦,氦元素气体常在20世纪初被人们运用于填充热气球和飞行舰艇,在地球的空气当中,也含有氦元素。
氦本身无色无味,不会对人体产生任何危害,相反氦还可以运用于航天事业当中,是重要的冷却材。
火箭升空
在核聚变的过程当中,需要相当高的温度来维持,一旦出现有温度下降,达不到原子之间聚变的条件,就会自动停止聚变。
终止之后的核聚变堆处于临界点之下(核爆炸需要到达临界点之上),并不会发生核事故。
所以,核聚变的过程安全系数相当高,不会出现历史上的"切尔诺贝利"事件。
切尔诺贝利遗址
如此优秀的能源,人类又是通过何种方法利用起来的呢?磁场装置
人类通过制造出一个强大磁场,将氢元素当中的等离子体挤压在一个很小的范围内,促使两个原子结合在一起。
人们将其称作"托卡马克"磁场 ,这个磁场需要强大的电力刺激进行工作,而且造价不菲。
目前人类制造出一个符合运行条件的"托卡马克"磁场的资金预算,在几千亿美元左右。
我国的世界级工程——三峡水电站的造价成本也才2000多亿人民币,我国为了拿出2000多亿人民币的预算,都是经过了严格的商讨,很长时间才落实下来。
三峡水电站
建造"托卡马克"核聚变磁场,相当于是要几万亿人民币,这就需要从长计议。
不过这"托卡马克"核聚变磁场不是谁都能建造的,目前世界上拥有建造技术的国家少之又少。
如何在国家正常发展的情况下,拿出这笔预算成为一个难题。而且一旦失败,结果将会是无法承受的。
当然,还有一种方法不必花费如此高的预算。
核聚变反应堆惯性约束核聚变
这种方法非常简单,只需要将氢的两个同位元素放在一个小球当中,在球面均匀地射入激光
小球因为反作用力,内层向内挤压,就像是高压锅的原理一般在内产生高压环境,并且随着温度的升高,氢的同位元素就会发生爆炸,并释放大量能量。
根据专家估算,促使氢的同位元素发生爆炸的温度需要达到几十亿度,不用担心爆炸带来的危害,因为整个爆炸的过程只有一万亿分之一秒。
核聚变原理
如此持续爆炸四次,其产生的能量相当于一个百万千瓦级别的发电站。
但是,问题也随之而来,以人类目前的激光技术来看,能够促使小球内发生爆炸的技术还远远不达标,相差了几十倍。
而且在当中的变量也是人类无法控制的,林林总总的因素加在一起,这个看似简单的聚变方式,实则更难实现。
一方面是高成本的投资,一方面是超越人类如今的技术条件。
实现可控核聚变是人类长久以来的梦想
两座大山压在人类核聚变探索道路上,即便是理论已经比价成熟,但仍旧让这项工程难以真正实现。
不过,人类的智慧是无穷的,既然这两条路目前走不通,那就创造出新的道路来。冷核聚变
冷核聚变出现的原因,是人们发现了氘在一定频率的震动下,产生出了许多微小气泡,这些气泡当中惊现了核聚变。
这项技术仍旧处于理论阶段,科学家们还在探索当中。
甚至有人想参照电影《圣经》当中的那样,重现电影当中的核聚变,有创新的想法是好的,但是电影情节已经被证实了是伪科学。
所以,人类在核聚变探索的道路上还有很长的一条路要走,关键在于怎么走。
随着地球不可再生资源的枯竭,核聚变肯定是未来能源的主流 方向,它带给人类的收益远远超过当今的所有能源。
不论是风能、水能、还是光能,都要看"老天爷"的脸色,核聚变则是真正能够实现人类的自给自足。
核电站
相信未来的某一天,人类能够驾驶核聚变为原料的飞船,前往宇宙的深处。
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