人類為什麼要研究可控核聚變?

2020-12-18 鵬楊科普

歡迎大家閱讀本期的鵬楊科普,在前兩天的文章中給大家說了一下人造太陽的事情,其中我們說到了可控核聚變的問題,但我們並沒有談到可控核聚變的用途,沒有說到我們人類為什麼要花這麼大的精力去實現可控核聚變,若是實現了到底能有什麼作用?本期的內容我們就主要來說說可控核聚變的用途。

可控核聚變被我們人類稱為無限的清潔能源,若是掌握了可控核聚變技術,那我們就會擁有無限的能源來使用,從此不用再擔心能源缺少以及環境汙染的問題,我們現在所使用的能源主要來源就是石油和煤,而這些能源都是有限的,總會有用完的一天,所以我們就要想辦法來解決這個問題,而可控核聚變就是解決這個問題的答案,那為什麼說掌握了可控核聚變技術就會擁有無限的能源?核聚變是將較輕的元素融合為更重的元素來釋放能量,我們人類所使用的核聚變燃料和太陽現在燃燒所使用的燃料相同,都是輕核聚變。

之所以說是和現在太陽燃料相同,那是因為恆星在每個演化階段的中心核聚變燃料是不同的,主序星階段時是以氫為主燃料,準確點說是以氫的同位素進行聚變反應,而主序星過了之後其核心的聚變反應則會慢慢變為重核聚變,重核聚變啟動的條件要比輕核聚變啟動的條件更為苛刻,我們人類目前是無法啟動重核聚變的,而現在的太陽正處於主序星階段,所以和我們人類目前使用的核聚變材料相同,都為氘和氚,這個是太陽核聚變燃料的變化。

氘和氚是氫元素的同位素,氫沒有中子,氘有一個中子,而氚有兩個中子,這是它們的主要區別,當以氘和氚為核聚變燃料時,一個氘和一個氚就會結合為一個氦原子,融合時會有質量的損失,而根據核聚變反應釋放能量的機制,也就是愛因斯坦提出的質能關係,核聚變反應時的質量損失可釋放出巨大的能量,這個能量有多少呢?平均一克氘氚核聚變所產生的能量,就相當於8噸汽油釋放的能量,可想而知核聚變有多麼的強大。

說可控核聚變是無限能源是因為它們的總量有很多,氘和氚我們從海水中就可得到,這樣一來可控核聚變若是成功的話,我們將會以海水為能源來使用,一升海水差不多含有30毫克的氘,所以若是把一升海水的氘全部進行核聚變的話,那麼它所釋放的能量就相當於300多升汽油的能量,而海水中氘的總量約為40萬億噸,若按目前全世界消耗能源數量計算的話,全球海水中氘所產生的聚變能可供我們人類使用幾百億年,而太陽的壽命現在科學家預估大概也就是50億年,若是掌握了可控核聚變技術的話,我們的能源在地球滅亡時都是不會用完的,在這個意義上也就稱它為無限能源,我國的「東方超環」目前是屬於世界最前列的可控核聚變實驗裝置,它正在一步步走向成功,所以也相信在不久的將來我國一定會率先進入無盡能源的新時代,本期的內容就到這裡結束了,感謝大家的支持和閱讀。

相關焦點

  • 如果實現了可控核聚變,人類生活會變成什麼樣?
    可控核聚變技術,就是其中最具潛力的一個。所謂可控核聚變,也就類似於現在太陽的燃燒方式。太陽內部其實一直在進行核聚變,並向外界散發能量,人類研究的可控核聚變技術也有一個形象的名字,叫做「人造太陽」,是一種無限接近永動機的理想能源。作為可控核聚變原料的氘和氚在海洋裡有很多,至少能用幾百億年,可以說是取之不盡、用之不竭的。
  • 為什麼要做人工太陽?可控核聚變為什麼是終極能源?
    最近中國科學界可謂捷報連連,嫦娥取土待歸、九章計算出世、可控核聚變也有重大突破,前兩個都談過了,今天就來談一談可控核聚變,俗稱人造太陽,提到核聚變,許多人自然就想到了核裂變,我也簡單說一說。為什麼要掌握可控核聚變為了解決煤炭石油資源的壓力,同時提高能量的轉化率,人類對能源的渴望愈發強烈。當科學家發現太陽擁有幾乎無窮無盡的能量的時候,他們萌生了一個大膽的想法,在地球上製造出一個微型人造太陽,一勞永逸的解決能源問題。
  • 人類研究可控核聚變使用的是氚–氘,可以使用其他元素嗎?
    理論上任何低於鐵的元素都可以進行核聚變反應,並釋放大量能量,但是目前人類引發核聚變的手段,主要靠提高溫度,在所有核聚變當中,氫元素的核聚變反應所需溫度最低,其中又以氘-氚的聚變最容易實現。在地球上,元素豐度排行依次為氧、矽、鋁、鐵、鈣、鈉、鉀、鎂、氫、碳、氮……,雖然氧和矽是地球上最多的元素,但是要讓其發生核聚變所需溫度太高,現階段人類根本無法實現。
  • 人類掌握了可控核裂變,為啥還要艱難開發可控核聚變,有意義嗎?
    簡單的說,就是可控核聚變比可控核裂變厲害多了,好處多多了。而且可控核裂變無法從根本上解決人類發展進程的能源危機,只有可控核聚變才能夠真正解決這個發展瓶頸。人類對能量的認識和利用是逐步推進的。在猿人時代,人類的祖先們茹毛飲血,連最基本的能源都不知道。
  • 人類有了核電站,為何還要研究核聚變,可控核聚變有哪些難點
    可能你在初高中的課本上面,聽到過人造太陽的概念,時刻這麼多年,在此被科學家提及的人造太陽,距離造福人類的時間,還有多遠?關於核聚變反應堆的研究,科學家們一般是在這兩個兩個方向。託卡馬克核聚變裝置和仿星器核聚變裝置。前者使用的是2D磁場控制等離子體,而後者則是依靠一種扭曲的3D磁場。
  • 假如人類徹底掌控了可控核聚變,未來的世界將會發生什麼變化?
    當然,這一天的到來還有點遠,但可控核聚變的技術正在飛速發展中,也許我們有生之年就能夠享受到這項技術穩定發電帶來的便利。我們不妨先了解一下核聚變的相關知識。 什麼是核聚變? 核聚變的原理並不複雜,人類在20世紀30年代就開始進行核能相關理論的研究,並且以此為基礎研製了原子彈與氫彈等武器,其中原子彈是核裂變反應的典型應用,而氫彈是核聚變反應的產物。
  • 當人類徹底掌握可控核聚變技術後,未來世界會發生什麼變化?
    如果能夠解決核聚變技術,人類將獲得取之不盡用之不竭的新能源。人類點滿核聚變這項劃時代的技術,帶來的影響不亞於前三次工業革命,從此之後再也不用擔心能源短缺問題,就可以把目光投入到太空,將文明的火種撒向整個太陽系。當然,這一天的到來還有點遠,但可控核聚變的技術正在飛速發展中,也許我們有生之年就能夠享受到這項技術穩定發電帶來的便利。
  • 如果人類實現了可控核聚變,還需要建造戴森球嗎?必需要走的路
    因此,我們的飛船速度想要獲得質的提升,能源是必然要解決的事情。那麼能夠取代化石能源的更強能源會是什麼?相信很多朋友已經想到了,是可控核聚變。核能相信大家都知道,它可以說是人類進入科技時代以來,發現並開始應用的最強大能源。核能的應用分為兩種,一種是核裂變,一種是核聚變。
  • 可控核聚變時代即將來臨,人類再也不用為了能源而爆發戰爭了!
    2020年7月28日,國際熱核聚變實驗堆(ITER)計劃重大工程安裝啟動儀式在法國舉行,標誌著人類可控核聚變反應堆的建造又走出了堅實的一步。按照計劃人類將在2050年左右掌握核聚變技術並開始進行商業運營,人類文明也將因為可控核聚變技術的掌握而再次出現質的飛躍。
  • 「科技探索」一分鐘了解最新科技,中國可控核聚變最新研究成果
    另一種核能形式是目前尚未實現商用化的聚變能。實現可控核聚變將會為人類的生活帶來什麼好處?從某種意義來說,核聚變的商業化一旦完成,將會為人類打開一個新時代。也正因此,各科技大國都在努力早日實現可控核聚變的商業化而努力。核聚變材料來自於大海中的氘和氚,一公升海水可以換算成三百公升汽油。
  • 可控核聚變誕生:10克燃料養活全世界
    因為MIT要搞的,是人類史上第一個可控核聚變發電站。聚變理論的第一次提出是在1920年,眼看再過兩年就是一個世紀前的東西了。但目前人類實現的核聚變,多少都面臨一個問題:(蘇聯「沙皇炸彈」試爆時的蘑菇雲)想要讓核聚變發電,首先得找個東西把聚變材料裝起來。但可控核聚變本質上就是人造太陽,常規材料肯定裝不住。
  • 中國掌握可控核聚變技術,印媒:鋼鐵衣以後也是「中國製造?」
    核能發電,作為繼蒸汽機和然後發電機後的世界又一新型發電方式,是當下世界各國都在研究的難題。人類此前對核能的掌控是十分粗淺的,僅利用到原子核裂變時釋放的動能轉化為熱能,再用這一熱能去燒水轉化為動力,將其形容成一個大號的蒸汽機一點沒錯。
  • 如果可控核聚變實現無限能源,戴森球還有存在的意義嗎?
    在核聚變的過程中可以釋放出大量的能量,並且要比核裂變清潔得多,還有核聚變所需的氚在地球的海水中都可以找到,解決了原料問題。眾所周知,核聚變反應所釋放的能量是巨大的,而可控核聚變也被譽為能源領域的「聖杯」。什麼是可控核聚變?
  • 如果可控核聚實現,對人類有多大幫助?電費會降低嗎
    可控核聚變是人類解決能源問題的關鍵。 從已知的能源來看,我們現在使用的最多的還是石油和煤炭等不可再生資源,但是這些不可再生資源總有消耗完的時候,所以科學家一直都在尋找可替代的能源,其中最好的就是核聚變。 核聚變能夠產生大量的能量,就如同太陽的原理一樣。因此可控核聚變也被稱為人造太陽。可控核聚變不僅不會如同核裂變一樣產生大量的核廢料,而且原料也非常容易獲取。
  • 有人說如果可控核聚變成功了,一度電連一毛錢都不到,可能嗎?
    從上世紀五、六十年代開始,科學家們就在如何創造這種可控的核聚變環境而不懈努力。按照太陽內部核聚變的激發條件,當兩個輕原子相互的距離非常靠近,達到10^-15米級別時,便會有機率發生量子隧穿效應,一個原子核中的質子會突破原子間的庫侖斥力,進入另外一個原子核中,從而形成新的原子,激發出核聚變的序幕。
  • 核聚變是不是人類在地球上唯一能讓我們離開星系的能源?
    以人類目前的科學發展水平來看,實現可控的核聚變是人類能夠突破太陽系進行星際旅行的關鍵。對於有壽命的人類來說,時間就是金錢,旅行者1號花費了整整35年的時間才到達人類已知的太陽系邊緣。假如一個人20歲的時候登上宇宙飛船這麼航行,這麼一去一回等他回到地球上都已經90歲了。
  • 真正的頂尖黑科技,世界各國可控核聚變技術哪家強?
    核聚變作為「來自未來」的能源,相比如今已有的能源,可利用的能源密度更高,幾乎可以將能源成本無限降低到零。然而,世界各國都沒有完全掌控可控核聚變技術,更談不上利用核聚變發電。那麼,世界各國的核聚變研究的情況如何?通過本文來盤點一下。
  • 全超導託卡馬克核聚變實驗裝置
    由於核裂變的汙染特性,可控核聚變是未來和平發展核能的終極方式。1968年8月在蘇聯新西伯利亞召開的第三屆等離子體物理和受控核聚變研究國際會議上,蘇聯的T-3託卡馬克上實現重大突破,在國際上掀起了一股託卡馬克的熱潮。
  • 六天,逆轉中國核聚變命運,美國也無能封鎖!
    但居安思危總是沒錯的,想要徹底解除能源的焦慮,同時又不犧牲環境,那就需要祭出一個終極大招——可控核聚變。什麼是可控核聚變?就是要造出一個人類能夠控制的太陽!這個項目由中國、歐盟、印度、日本、韓國、俄羅斯和美國共同分擔建設,是人類未來可控核聚變反應堆的原型,也是除國際空間站外最大的國際科研合作項目。一旦成功,就意味著人類徹底打開了核聚變發電的大門。ITER項目的起步,要追溯到1985年,即車諾比事故發生的前一年。
  • 如果核聚變成功了,一度電一毛錢不到,會產生什麼影響?
    在不可再生能源用完後,又該用什麼能源替代,是個必須要面對的問題。核能就是人類正在開發新型清潔能源。現階段來看,核能又分為「核裂變與核聚變」,如今普遍建造的核電站就利用了核裂變。雖說利用核裂變原理建造的核電站,在安全運行期間不會產生大氣汙染,但是也有輻射產生,並非完美的清潔能源。