網友問:在地球的海水中,有多少核聚變材料? - 艾伯史密斯

2020-12-05 艾伯史密斯

在地球海水中,擁有數百萬億噸的氘核,如果這些氘核通過核聚變給人類提供能源,那麼足夠人類使用數十億年之久。

氫有三種同位素「氕氘氚」,每種同位素都能發生核聚變反應,但是所需條件相差極大:

氕核的核聚變條件是最高的,氘核與氚核發生聚變的條件最低,所以可控核聚變的材料也是氘核與氚核,氫彈也是利用這個反應,反應方程式為:

3H+2H→4He+n,ΔE=14.6MeV;

在大自然中,氫主要以氕核的形式存在,氘核的含量為0.02%,氚核更是低到10^-15%,而且氚核的半衰期不長,只有12.5年。

於是可控核聚變技術的關鍵之一,就是提取氘核與氚核,氘核可以直接從海水中提取,地球海水總量大約為1.4*10^18噸,於是海水中的氘核含量大約為2.7*10^14噸(270萬億噸)。考慮氘核萃取不可能達到100%,海水中也存在數十萬億噸的氘核可供人類使用。

氚核在海水中的含量太低,只能通過其他方式獲得,目前最主要的方法,是利用反應堆中釋放的中子,和鋰碰撞產生,反應方程式為:

Li+n→4He+3H;

鋰屬於稀有金屬,地殼中可供人類開採的大約為400萬噸,這也足夠人類使用數萬年之久,到時候也許人類已經找到了其他製取氚核的方式,或者已經發展出氦-3的核聚變技術。

所以,要說海水中有多少核聚變材料的話,氘核幾乎是取之不盡用之不竭的,而氚核需要通過其他方式來獲取;即便如此,在地球的化石燃料快用完之際,核聚變技術也是最理想的能量獲取方式。

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