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可控核聚变真的能够为人类提供近乎无限的能源吗?优质

941次浏览| 2022-06-28 22:00:50 更新
来源:互联网
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聚变消耗的燃料是氘(氢的一种同位素),海水中氘的含量非常高,平均每6420个氢原子中就有一个氘原子。地球上约有吨海水,也就是吨(四十万亿吨)氘元素。不考虑能量转换效率的话,这么多的氘理论上能产生千瓦时(九亿亿亿度电)能量。IEA给出的2013年全球能量消耗约千瓦时,按这个消耗速率,地球上的氘够人类用900亿年。仅仅从燃料储备上看,可控核聚变的确可以看做是一种近乎无限的能源。地球上的,无论是以,风力,水力还是动植物的形式储存起来的,最终的来源都是太阳:矿石燃料是由千百万年前的动植物演变而来的,而动植物(无论是今天的还是以前的)的能量最终是要来源于食物链底端的植物的光合作用所储存的太阳能;风的起因是由于太阳对大气的加热造成的冷热不均;水力的一样要靠太阳的加热使处于低平位置的水体蒸发,上升,再以降水形式被“搬运”到较高位置,从而形成势能。因此,无论人类利用这其中哪一种能源,归根结底都是在利用太阳能,而太阳的则是来源于核聚变,因此,人类如果掌握了有序地释放核聚变的能量的办法,就等于掌握了太阳的能量来源,就等于掌握了无穷无尽的矿石燃料,风力和水力能源,一些人鼓吹的现代工业将因为没有能量来源而走向灭亡的观点也就破产了。因此,可控核聚变反应堆当之无愧地被称作“人造太阳”。我国在可控核聚变技术方面处于世界领先地位,即将开始运行的EAST反应堆是世界上第一个达到实用工程标准的反应堆,如果能够成功运行,那么,可控核聚变的商业发电的时日就不远了。

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核聚变提供的能量是无穷的,但是不代表人类的核聚变工厂的能量是无穷的。核聚变分为三种,氘氘反应,氘氚反应,氘氦3反应。第一种和第三种技术难度非常高,目前攻关方向是氘氚反应,氘在地球上储量是非常丰富的,问题出在氚上了,氚在地球上储量低得可怜,主要靠人工核反应制取。氘氚反应会生成中子,中子与锂6反应生成氚。也就是说,在目前可以看到的技术水平下,核聚变取决于锂六的储量。目前锂储量上亿吨,虽然锂六只占锂的6%,但是总体数量也是可观的。貌似聚变对人类来说是无穷无尽的能量。但是,无论激光核聚变还是托卡马克,都要用到大量稀有金属,比如托卡马克要用到的超导体就是由稀有金属构成的。而且很多都是稀土金属,是地球上非常短缺的。也就是说核聚变对于人类来说绝非无穷无尽的能源,有可能是非常昂贵的能源。即使我们搞定了核聚变,还是需要用漫长的岁月研发更先进的技术降低它的成本。

高压是核聚变发生的重要条件之一。麻省理工学院等离子体科学和聚变中心的研究人员目前成功在其Alcator C-Mod核聚变反应堆中实现了2.05个大气压的突破。这比上个世界纪录(产生于2005年)提高了15% 。2.05倍的大气压相当于海平面以下10米的压力。在此压力下,反应堆内部温度可达到3500万摄氏度,两倍于太阳核心的温度。据MIT News报道,在此条件下,反应堆内每立方米可发生千亿次的核聚变反应。由于具有清洁无污染、原料几乎取之不尽(可以直接使用海水)、安全性高等优点,核聚变被视为一种近乎用之不竭的理想能源。其原理和太阳内部的反应一致。在高温、高压和强磁场的条件下,两个质量小的原子比方说氘和氚会发生原子核互相聚合作用,同释放出巨大能量。核聚变技术的研究有望减轻人类对化石能源的依赖。

目前研究的是氘氚聚变,要求温度1亿度,氘常见,氚却很稀有,不管是从月球产还是由锂转变都成本很高,只有研究出5亿度的氘氘聚变才能投入实用

氢聚变会“耗掉”氢原料质量的7‰,只是非常大,无限能源……?不存在的

人类真正的无限能源是人的智慧。

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