人類的可控核聚變時代-如您所想嗎?

2020-11-22 星辰大海路上的種花家

或許在所有人的印象中,可控核聚變就如石油開採一樣,永遠還有五十年,因此被認為這是一個騙局,相比之下可控核聚變的容忍度要高一些,因為普通民眾難以接觸到,但隨著ITER和EAST的不斷突破和大家的逐漸了解,似乎從來都沒有像現在這樣接近過可控核聚變中描述的美好的未來!或者我們就來展望下,可控核聚變的時代-真如您所想像的那樣嗎?

仿星器示意圖

一、您認為的可控核聚變堆就如上圖所示嗎?其實這只是其中最為核心的反應核心而已,還有非常龐大的外圍設備存在,如果要從外觀上直接來區分現在裂變堆和聚變堆可能有比較大的困難,因為可控核聚變發電站和裂變堆一樣會有巨大的冷卻塔......

核電站的冷卻塔

僅憑我們的技術,無論是燃煤電廠還是天然氣電廠,又或者是裂變堆和聚變堆,只是換了一種方式燒開水而已,我們的能源轉換技術並沒有提升,只要未來的技術尚未徹底實現直接的熱電轉換之前這個巨大的冷卻塔將永遠豎立在地球上......

二、您認為到了可控核聚變時代就能不受限制的使用電能了嗎?其實完全不是這樣,因為僅僅在ITER上的可控核聚變方案全世界已經投入了數百億美元,另外還有各國自行開展的試驗,然而這些成本將完全分攤到未來的可控核聚變電站發出的每一度電中,我們不知道什麼時候會用上這個聚變電能,但可以肯定的是,這個電價會維持在當前的水平很長一段時間!

某省居民電價

還有一個不容忽視的問題是,電網都是按我們這個常規能源時代建立的,也許您家裡的進線功率甚至都無法超過10KW(50A進線,大約需要10平方的電纜(單相)),那麼請問您可以隨便用嗎,而這個電網下一次更新不知道要等到猴年馬月,即使更新了您自家的布線都來不及更新!

石油的用途

三、您是否會認為今天實現了商業可控核聚堆的發電,明天中東的土豪就要變土鱉了嗎?其實您肯定是想差了,因為石油不但是一種燃料,還是一種工業原料!更需要指出的是,電並不能替代一切能源,比如現在的噴氣式發動機如果替代的話,換成電動螺旋槳?除非未來能實現直接使用能在大氣層內使用空氣推進的離子發動機!還有火箭發射,一樣很難離開石油的提取物-煤油! 即使可以合成碳氫化合物,但有低成本的石油開採,並且依然可以保有很大量作業崗位的石油行業,為什麼要去替代呢?另外即使氫氧機也不能徹底取代!所以未來將在很長一段時間內會繼續開採石油以便在2/3以上的領域繼續使用!

採用核聚變直接推進的代達羅斯

四、影響最大的應該要數太陽系裡的行星際旅行據測算核聚變推進可以達到1%-10%的光速,我們按最低的1%計算,看看到達最美麗的土星需要多久?

土星

土星距離地球約14億千米,1%光速約需要5-6天左右,如果加上來回時的加速減速,在一個月內往返土星旅行是完全沒有問題的!當然到達比鄰星仍然需要數百年,但如果全速10%光速前進的話,也就40多年即可到達,可控核聚變時代帶來最大的變化是太陽系真的成了地球的後花園,各種太陽系資源利用項目將如雨後春筍般的發展壯大,但對於廣袤的宇宙,我們依然束手無策,即使是銀河系也是沒有任何辦法!

電動汽車

五、電動車行業的發展也許根本不會受到核聚變時代的影響,為什麼?電動車的瓶頸是電池而非電能的來源,因此有沒有可控核聚變電動車一樣發展,只不過核聚變時代的到來讓電動汽車的理由更充分一些!

六、會繼續保留的能源行業,水電、已經建設完成風電、潮汐電站等等這些本來就是清潔能源的行業也許會繼續保留下去,但風電和潮汐電站也許會慢慢廢棄,因為未來的保養成本也許會高於利潤,因此逐漸廢棄是一個時間問題,但水電似乎難以割捨,煤電和天然氣電廠和核裂變電廠是否會直接關停,或者各位可以探討下!

當然可控核聚變帶來的衝擊肯定是革命性的,至少我們在未來的燃料問題上再也無需擔心,煤炭的絕大部分開採也許可以關停,大氣的汙染也許會減少,地球的環境面貌等都會帶來重大的變化,但它將引起一個新的汙染,因為超大規模的可控核聚變啟動之後,其周邊的水體溫升將是一件不可忽視的問題,我們使用的每一W能源所需的熱量,都需要大氣層或者水體來冷卻,而這個地球能承受多少....也許我們就能使用多少,並非如您想像的隨心所欲........

相關焦點

  • 人類為什麼要研究可控核聚變?
    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。
  • 如果可控核聚變技術實現了,電費真的會非常便宜嗎?想多了
    正是由於核聚變所需要的原料隨處可見,不用擔心沒有原料,所以有不少的朋友認為可控核聚變完成之後,我們日常生活將不再為用電而發愁,那個時候的電費會非常便宜,有人說會降到一度電一毛,也有的說可能會降到幾分錢。那麼真的會如此嗎?可控核聚類完成之後,電費真的會便宜到一度一毛甚至更低?如果你也是這麼認麼的,那我只能回答你:想多了。
  • 可控核聚變到底是什麼?
    可控核聚變被我們人類稱為無限的清潔能源,也就是說,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,而這些能源是有限的,他它總會有用完的一天,所以我們就要想辦法來解決這個問題。
  • 人類想要實現可控核聚變,需要花費多久?究竟哪方面出現了問題?
    可是近幾年來,人類的科技仿佛停滯不前,像是被某種事物限制了一樣,隨後科學家說出了其中端倪,未來人類一旦實現可控核聚變技術,將會徹底改變人類的時代,甚至能夠改變人類的生存方式。這一說法並不是沒有任何依據,毫不誇張的來說,未來一旦實現可控核聚變技術,人類極有可能會成功移民到其他星球上,可是人類在實現可控核聚變技術的過程中,究竟哪方面出現了問題?
  • 可控核聚變時代即將來臨,人類文明迎來新機遇
    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。可控核聚變反應堆建成之後將利用氫的同位素「氘-氚」核聚變形成「氦」過程中釋放出的巨大能量來發電。很多人可能會問了,不就是一個發電站嗎?值得這麼多國家幾十年如一日都想去實現?對此我只能說這是一個偉大到足夠影響人類命運的超級項目。因為核聚變反應堆需要的氘和氚元素也比較容易獲得,反應進行時也不會產生任何放射性物質,對於人類來講核聚變也是清潔能源之一。
  • 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。
  • 可控核聚變能用在火箭上嗎?
    可控核聚變能用在火箭上嗎?能否幫助我們人類登上火星?可控核聚變是火星任務返回的關鍵自人類在1961年登上月球,浩浩蕩蕩的阿波羅任務在1972年結束後,我們就把目光投向了太陽系中最有可能存在生命的行星火星,火星也是我們人類下一個最有可能登陸的地外行星,在太陽系中除地球之外的所有行星中,沒有一個星球像火星那樣一直吸引科學家的注意力。
  • 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
    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。核裂變就是類似於原子彈這種爆炸級別,目前我們已經可以在工業上應用核裂變,比如核電站。
  • 可控核聚變能成為未來汽車的動力來源嗎?
    可控核聚變在未來實現民用化,成為替代化石燃料的能量來源,這是完全有可能的。而且人類的文明想要發展到更高的水平,這一步也是必然之路。人類現在已經可以實現核聚變反應,那就是氫彈爆炸,其本質反應是氫的兩種同位素——氘和氚,發生核聚變反應。
  • 可控核聚變實現了,會對人類社會產生翻天覆地的影響嗎?
    如果可控核聚變實現了,人類可能會更加謹小慎微地使用能量,因為我們的文明還不足以逃脫地球生態的自然選擇,破壞地球的平衡意味著災難甚至是滅亡。如果能達到卡爾達肖夫指數的2級文明(2級文明能夠利用行星所圍繞的恆星所有的能量),但實際上我們離達到1級文明(1級文明能夠利用行星的所有可用能量)還有幾百年。
  • 可控核聚變卡在了哪,還要讓我們等多久?
    在那些看得見卻還摸不著的未來技術中,最令人期待的莫過於可控核聚變技術了,因為人人都知道這項技術的實現將會徹底改變人類的生存方式。這麼說一點也不誇張,一個文明,特別是現代文明的發展與所能夠利用的能源是息息相關的,而可控核聚變技術只需要100噸的氦-3就可以滿足全人類一年的能源需求,也就是說對於現階段的人類而言,能源將會取之不盡用之不竭。
  • 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。
  • 如果可控核聚變實現無限能源,戴森球還有存在的意義嗎?
    於是,煤、石油、天然氣等能源開始被人類大規模使用,還有風能、太陽能、潮汐現在也開始作為人類所需能量的來源,不過這些還是遠遠不夠的。隨之核能的出現讓人類看到了未來能量滿足的希望,尤其是來自氘核聚變的能量。
  • 科學最前沿的可控核聚變什麼時候能實現
    另一種材料是氚,這種元素就沒有那麼常見了,但僅在地球所能採集到的氚也足夠我們用上萬年了,而且太陽系中大量存在的氦3也是極佳的核聚變原料。可控核聚變研究真的已經取得了重大突破嗎?如果你很關心人類未來和科技進步,想密切了解可控核聚變的進度不妨關注一樣東西——高溫超導材料。
  • 為何應用可控核聚變還是遙遙無期?
    我們常常可以從新聞上看到專家稱可控核聚變實現應用還需要50年,這裡說的是應用,而不是工程階段,可控核聚變民用階段是個偽命題,至少在真正的可控核聚變研發出來後才能做到真正的預測應用時間。,等離子體學科本身建立時間就不長,許多理論也是借著可控核聚變的需求才發展起來,因此到目前為止,整個等離子體物理方面的基礎理論尚不完整,許多問題還有待探索。
  • 為何應用可控核聚變還是遙遙無期?
    我們常常可以從新聞上看到專家稱可控核聚變實現應用還需要50年,這裡說的是應用,而不是工程階段,可控核聚變民用階段是個偽命題,至少在真正的可控核聚變研發出來後才能做到真正的預測應用時間。
  • 就算人類實現了可控核聚變,我們也很難走得出銀河系
    核能的來源有兩種方式,即核裂變以及核聚變。經過科學家們的不懈努力,我們已經基本上掌握了前者的利用,但因為可用於核裂變的原料很少,其質能轉換率又相對較低,所以從長遠來看,人們對以核裂變為基礎的核能並不看好。核聚變就完全不一樣了,在宇宙中,可用於核聚變的原料可謂是隨處可見,而且核聚變的質能轉換率是核裂變的5倍有多。
  • 中國可控核聚變技術領先世界,未來依靠核聚變能飛出太陽系嗎?
    以目前人類最快的探測器的飛行速度,要抵達比鄰星至少也要幾萬年的時間,帶著人前往比鄰星更是想都不敢想。那這是不是意味著人類註定要被困在地球上?未來的能源革命有沒有可能改變這個現狀呢?核聚變反應按照目前的科學理論,人類能夠實現的能源最高的利用是可控核聚變反應。要了解可控核聚變之前,我們就得先搞懂核聚變反應。
  • 可控核聚變是怎麼回事?清潔無汙染,還能為人類源源不斷提供能源
    基於這一點,可控核聚變被視為第一宇宙文明實現的標誌,而第二宇宙文明實現的標誌則是傳說中的戴森球。正如我們所知道的那樣,目前人類關於可控核聚變的研究還處於發展階段,同時人類也未能達到第一宇宙文明的標準。 那麼,到底什麼是可控核聚變呢?為什麼會將可控核聚變的實現作為第一宇宙文明實現的標誌呢?其實,對於核聚變,人們還是有一定了解的。
  • 如果人類實現了可控核聚變,在短時間內會有什麼「魔改用法」?
    先來定義一下,怎樣才能算是「實現了可控核聚變」,核聚變不是隨隨便便就可以點燃的,我們需要先向反應爐輸入能量才有可能從中得到輸出的能量,這裡有一個被稱為「Q值」的衡量指標,它指的是輸出能量與輸入能量的比值,我們可以看到,只有在這個「Q值」大於1的情況下,可控核聚變才會實現輸出能量大於輸入能量