數百年前,人類文明經過5000多年的努力,終於走上了科學發展的道路,開始了工業時代。工業時代帶來全人類的變化是巨大的,讓我們在非常短的時間內就完成了數次飛躍,不僅在各個領域取得了輝煌的成就,而且還讓全人類完成了長久以來的飛天夢想,跨出地球開啟宇宙探索。
在不少人看來,全人類目前的科技實力已經非常不錯了,應該可以在宇宙文明這個大家庭裡,佔據一個比較靠前的位置。可理想是美好的,現實往往非常殘酷,雖然全人類目前還沒有發現任何的外星文明,但是我們也不能自大地認為,人類文明已經是比較高級的宇宙文明。
一九六四年,前蘇聯科學家尼古拉.卡爾達舍夫構想了外星文明的等級,提出了卡爾達舍夫等級猜想,把宇宙文明劃分為三個等級,後來科學家把這三個等級擴大到四個等級。
Kardashev對宇宙文明的等級劃分標準是根據能源的應用情況,通過掌握不同的能量探測技術來劃分文明的等級。這樣的劃分標準是非常科學的,也得到了眾多科學家的支持。
科技時代其實也就是能源時代,全人類科技的發展和進步離不開能源,如果沒有能源,全人類的科技就會停滯不前。而能源技術的不斷進步更新也能夠說明科技實力在不斷進步,雖然全人類走進工業時代已經有數百年,科技也是日新月異,但是我們目前使用的能源仍然還中集中在化學能源。
數百年的工業時代,我們只不過是將化學能源的應用在不斷提高,而這種提高並沒有讓全人類掌握的能源發生質的改變。所以,全人類的文明等級還不到一級,最多只能算0.7級,而是突破一級屏障,成為一級文明,那麼關鍵的技術就是可控核聚變。
核能是高於化學能的更高的一種能源,上個世紀全人類就初步認知到了核能,並且還研製出了毀滅性的可怕武器核武器。可是對於核能的實際應用,我們目前也只是做到了核裂變,這種核能的應用有很大的弊端,雖然能量比化學能要強很多,但是它的輻射等各種危害也很大。
所以核裂變這種核能應用是無法推廣開來大量應用的,而核能真正的高級應用模式是核聚變。宇宙中有無數的恆星,而恆星的內部就是一個可控核聚變反應堆,不斷將氫元素聚變轉化為氦元素等。
核聚變對於原料的需求也非常簡單,那就是氫,這種元素在宇宙佔到了90%以上。而地球是一個海洋的世界,表面水資源佔到了71%,而在太陽系中有水的星球也是非常多的,所以核聚變所需要的原料是取之不盡的。
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。沒錯,核聚變用的燃料確實是氫,這是一種無處不在的物質,宇宙主要的物質也是氫,水也是由氫元素和氧元素構成。
可以說從原料的角度來看,可控核聚變一旦完成的確不用擔心哪一天原料不夠用了。因為不管是在地球上還是太空中,最不缺乏的就是氫,那麼事情真的有如此簡單嗎?當然不是,事實上核聚變用的燃料並不是我們常見的氫,而是重氫,也就是也就是氘(重水)。
重水可不是隨處可見的,它在海水中的含量大約是0.015%,要使用這種重氫,首先我們先要從海水中進行提取才行。當然,這個含量看上去非常少,可是地球上的水實在是太多了,宇宙中的水也是非常多,所以總量也是一個天文數字。
就以地球上的水資源來提取重水,滿足核聚變的使用也可以讓全人類使用比較漫長的一段時間。所以,我們不用擔心重水這種核聚變燃料哪一天不夠用了。可即便如此,從普通的海水中要提取核聚變所需要的重水也不是隨便就能做到的,仍然需要一定的設備和技術。
這些設備和技術會增加核聚變的成本,這只是最初級一道程序,而可控核聚變完成之後要轉化為能夠為全人類所用的電,還需要很多道程序,這些程序每一道都需要付出很大的成本。比如要傳輸電就需要利用現代電網,雖然我們目前的電網系統能夠使用一部分,但是有很大一部分是不符合核聚變要求的,需要進行改造升級。
電網系統的改造升級還遠遠不是核聚變發電最大的成本支出,真正大的成本支出還是可控核聚變的研發。我們都知道,核聚變成功點燃,等離子體所需要的溫度是非常高的,達到了5000到一億攝氏度。而這只是最初級的一個溫度,隨著可控核聚變的不斷升級,需要的溫度也會越來越高,達到數億攝氏度。
而如此高的溫度如果約束不了,那是非常危險的,這也是可控核聚變難以實現的一個重要關卡。科學家想到的辦法是通過磁約束,也就是利用強大的磁場來約束內部的高溫環境。而這個強大的磁場是利用超導體難以想像的電流產生的。
所以核聚變反應堆是一個非常龐大的結構,其中的超導電纜是有史以來要求最高,長度最長,工作條件最嚴厲的區域。而要在這樣的環境下完成工作,我們可以想像一下需要的成本得有多高。這是目前無法用數字來衡量的。
由此可見,不管是從重水的提取,電網系統的升級改造,還是可控核聚變完成需要的各種技術難度,這些綜合起來會讓核聚變發電的成本非常高,遠遠高於目前的火力發電,水力發電等。
所以,可控核聚變技術即使完成了,電費也不可能會很快降下來,更不大可能會降到一毛一度甚至是幾分錢一度。即使如此,全人類對於核聚變的渴望也是非常大的,它代表著一種能源瓶頸,關乎著全人類文明等級的提升。
一旦可控核聚變完成了,全人類就打破了化學能源的限制,進入了一個新的能源時代。如果用它來發電,那麼我們在日常生活中的用電就不會因為在冬季用電高峰期而出現斷電停電的情況。只要你捨得花錢,想用多少電都沒有問題。
當然,可控核聚變完成之後,隨著技術的不斷升級,核聚變技術也會越來越強大,從最初的龐然大物變得越來越小。甚至完成核聚變電池,如果核聚變技術達到了這樣的程度,那麼電費大幅下降也是必然的,所以用長眼的目光來看,未來人類的用電費用可能會是日常生活中最低的一個,實現一毛一度甚至是幾分一度也是有可能的。
只不過要完成這一過程是需要一個比較長的時間。以全人類目前的科技發展速度,可控核聚變要完成,可能最少還需要50年,而要完成商用讓我們用上核聚變發的電,可能就是下個世紀的事情了。