可控核聚变诞生:10克燃料养活全世界
可控核聚变诞⽣:10克燃料养活全世界
什么是“可控核聚变”
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50亿年。可控核聚变俗称⼈造太阳,
因为太阳的原理就是核聚变反应。(核聚变反应主要借助氢同位素。核聚变不会产⽣核裂变所出现的长期和⾼⽔平的核辐射,不产⽣核废料,当然也不产⽣温室⽓体,基本不污染环境)⼈们认识热核聚变是从爆炸开始的。科学家们希望发明⼀种装置,可以有效控制“爆炸”的过程,让能量持续稳定的输出。
初步成果全世界还有谁比我们还绝配
⽇前,美国普林斯顿等离⼦体物理实验室的科学家研发出了⼀种新的技术,⽤于减少聚变反应中等离⼦体的不稳定性。科学家们采⽤了⼀种新的技术,那就是涟漪扰动法,就像是⽔波的涟漪⼀样。
涟漪扰动法学名为共振磁扰动(RMPs),这是通过的⼩磁波来扰乱等离⼦体。这种波动可以扭曲等离⼦体的⽅向,减轻等离⼦体对装置的破坏。在最极端的情况下,这种扰动可能会导致终⽌等离⼦体对装置的严重破坏。就这样,涟漪扰动法可以⼤幅度提⾼可控核聚变的持续时长。
“可控核聚变”实现的意义
跟现在核电站使⽤的核裂变燃料相⽐,核聚变使⽤的是氢的⼀种同位素:氘,⼗来克就能满⾜全⼈类⼀年的电⼒需求,⽽且⼤海⾥到处都是。
理论计算表明,地球上氘的总量⾜够⼈类⽤上⼏百亿年。要知道太阳还剩下的寿命也就50亿年⽽已,这个资源储量,是真正意义上的“⾜够⽤到地⽼天荒”。
“可控核聚变”实现的五⼤难题
1,储能,典型的就是超级电容或者电池。聚变产⽣的能量要全⾯实现利⽤绝不是仅仅拿来照明的,⽽是要给你开车、飞船飞⾏等等,这都需要储存能量,储存⾼密度的能量。如果电池⾰命到来,以后⼿机可能冲⼀次电是使⽤终⾝的,你拿到的新⼿机极有可能不配充电器了,⼿机价格可能不按内存⼤⼩定价,⽽是看给你充了多少电。汽车冲⼀次电开⼀年想想什么感觉?从某种意义上讲,储能⾰命更能改变未来的⽣活。
2,电⽹,这是⼀个漫长的过程,⼏乎每个国家都要对现有电⽹进⾏升级,⼯程量庞⼤且耗时耗⼒。以前⽥地⼲旱,现在⽔来了,⽔渠没挖好也是个问题。
3,对国际社会的影响,确切的说这不是技术问题。现有国际秩序很⼤程度是建⽴在能源之上的,能源⾰命必然造成国际秩序重新洗牌,这对⼈类是⼀个考验,其中包括⼤规模战争。可能这项技术被少数国
家把持,出现核能版的沙特阿拉伯,⽽且⽐⽯油版的更硬⽓,因为核反应⽐开采⽯油简单多了,难是难在技术创⽣期。
4,动⼒,现在⽕箭是靠⼯质引擎喷射实现反推提供动⼒的,⽤的还是能量密度低的化学键能。如果要全⾯利⽤聚变能量还需要⼀场动⼒⾰命,不然这巨⼤的能量在很多场景下都派不上⽤场。⽕箭烧电能飞上天的唯⼀可⾏的办法就是操控重⼒了,这似乎⽐可控核聚变更加遥远,但这是必⾛的⼀步,不然⼈类获得如此巨⼤的能量压根对探索星⾠⼤海⼀点⽤处都没有。如果储能⾰命+动⼒⾰命都实现了,试想,宇宙飞船不⽤携带笨重的化学燃料(现在的⽕箭做得越重就要携带越多的燃料,燃料越多⼜让⽕箭更加重,然后就需要更多燃料。⼀枚⽕箭有⼀⼤半的重量都是燃料,注定⽆法实现星际旅⾏)就能飞上天,并远航是多么美妙的事?携带⼀吨重的储能单元就能飞上100年并不是梦想。
5,⼩型化,在可控核聚变还没弄出来就谈⼩型化有点不切实际了。但这也是必⾛的⼀步。上⾯说的是携带能量单元,只适合中短程宇宙探索。如果要长距离呢?那就把聚变反应堆建在飞船上,只需携带氘就⾏了,⼀克氘聚变可产⽣10的8次⽅量级的能量,⼤型飞船上带10吨⼏乎可以⽤之不竭了。现在⽕箭携带的燃料都是数⼗吨上百吨的,所以携带上百吨氘是没有技术问题的。
总结:可控核聚变要实现能量⾼效利⽤必须要实现储能⾰命+电⽹升级+⼈类不毁灭于战争+动⼒⾰命+反应堆⼩型化。做不到这⼏点,可控核聚变就是遥遥⽆期的⼀件事,对此,您有什么不同的意见吗?欢迎⼤家理性讨论。

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