核聚变有多诱人?科学家:0.6吨核聚变燃料,相当于200万吨优质煤

作者&投稿:矣昨 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
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从人类祖先从树上下来开始直立行走,到发射火箭把宇航员送上太空和月球,在这几十万年里人类对能源的使用方式几乎没什么改变。

不论是古代的钻木取火还是柴草煤炭,还是近代以来的石油和天然气,这些能源本质上都属于化学能,都是通过破坏燃料的化学键来获得能量,电能的产生更是通过简单粗暴的 “花式烧开水” 来实现的。

直到核能的被发现和利用,人类才算又打开了一扇能源之门,而且这道门里的能量密度, 是化学能的上百万倍

因为相比分子层面化学键的断裂,扎根于原子层面的核能,释放的能量更加彻底,但人类目前掌握的可控核裂变技术,还只是入门级别的核反应,能量释放远超核裂变的 核聚变 ,才是核能真正威力的体现。

此刻天空中的太阳就是最好的例子:它靠着内部氢元素核聚变的能量,已经释放了 50亿年 的光和热了。

如果人类掌握了可控核聚变技术,就相当于自己制造了一颗太阳,靠着它带来的无尽的光和热,可以释放近乎无限的电能, 永不枯竭的可控核聚变小太阳 ,将成为未来太空开发和星际航行的必备能源。

举例来说:目前传统的火力发电站,如果年发电量是 100万千瓦 的话,大约要耗费 200万吨 煤来烧开水,同等发电量的情况下,核裂变发电厂需要 30吨 核燃料来烧开水,但如果是核聚变发电厂的话,只需要 0.6吨 聚变燃料,就能实现发电 100万千瓦 的目标。

地球海水中的氢元素,以及氢元素的三种同位素氕氘氚,都能作为核聚变的燃料,而且每升海水中就含有 0.03克氘 ,在全球海洋储水量高达 13.8亿立方千米 的情况下,其中蕴含的聚变燃料足够人类文明挥霍数万年,不但能从根本上解决能源问题,而且还能避免对地球环境的污染。

甚至在能源空前富裕之后,无线供电过程中产生大量损耗也许都能被接受,届时整个地球都将笼罩在电能场中, 电将和空气一样无处不在,任何用电的设备都能随时接收到电力 ,再也不需要充电。

但比地球海洋中的氢更适合做核聚变燃料的, 是远在38万公里外的月球氦3 ,现在各国去月球的目的,也基本都是为了它。

因为氦3在核聚变过程中不会产生任何辐射,且仅在月表的月壤中就有超过 100万吨氦3 ,未来不管是运回地球补贴家用,还是直接在月球上建立核聚变发电站扩大月球基地,都需要大规模开采氦3。

《钢铁侠》中安放在主角胸口的方舟反应堆,在背景故事里也属于核聚变反应堆,但不同于氢弹和太阳这样的热核聚变反应, 钢铁侠的方舟反应堆属于“冷核聚变” ,也就是一种在常温条件下就能实现聚变能量释放的技术,属于地地道道的“黑 科技 ”。

从上世纪50年代提出可控核聚变以来,这项技术就有了一个 “50年魔咒”

因为每次问 “什么时候实现可控核聚变?”

得到的回答都是

“50年后”

虽然现在合肥中科大的 “中国太阳” 可控核聚变装置,已经实现了1亿摄氏度情况下稳定运行100秒,其他国家的可控核聚变技术也在进步,但它们都有一个致命的弱点, 那就是输入的能量远大于输出的能量 ,现在最好的实验数据,也仅仅是输出的能量略小于或者相等于输入的能量。

这个弱点或者说缺点,决定了目前的可控核聚变技术无法投入实际应用,考虑到核能的能量密度, 只有当输出的能量10倍甚至20倍超过输入的能量时 ,可控核聚变技术才算成功,人造太阳才能成为现实。

如果在下一个50年里,可控核聚变真的能成功的话,人造太阳的能量肯定会被首先应用在火箭和飞船上,到时候只需要很少的核燃料,就能把体积巨大的火箭和飞船送上太空, 速度也将达到千分之一甚至百分之一光速。

人类文明灿烂的未来,也将被可控核聚变发出的光点亮。




核聚变是什么意思?
核聚变指两个或两个以上的轻原子核如氘、氚等聚合成一个原子核的反应过程。在聚变过程中放出巨大的能量,故称聚变能。海水中有巨大的氘蕴藏,所以海洋是一个取之不尽的核燃料库。聚变要在几千万到上亿度的高温下才能进行,所以又叫热核反应。太阳就是在极高温度下实现轻聚变的。但是氢弹里的热核...

谁能帮我解释一下核裂变及核聚变
的人工核聚变。而要利用人工核聚变产生的巨大能量为人类服务,就必须使核聚变 在人们的控制下进行,这就是受控核聚变。 实现受控核聚变具有极其诱人的前景。不仅因为核聚变能放出巨大的能量,而 且由于核聚变所需的原料——氢的同位素氘可以从海水中提取。经过计算,1升海水 中提取出的氘进行核聚变放出的能量相当于...

超声波核聚变是什么?
8. 实现受控核聚变的前景非常诱人,因为其原料氘可以从海水中提取,而海水是几乎无尽的。受控核聚变的成功将有助于解决能源危机。9. 然而,目前人类还不能进行受控核聚变,因为需要满足非常苛刻的条件,如在1亿度的高温下进行核聚变,这给材料和技术的研发带来了巨大挑战。10. 尽管存在困难,科学家们...

核聚变怎样产生的?
但是人们现在还不能进行受控核聚变,这主要是因为进行核聚变需要的条件非常苛刻。发生核聚变需要在1亿度的高温下才能进行,因此又叫热核反应。可以想象,没有什么材料能经受得起1亿度的高温。此外还有许多难以想象的困难需要去克服。尽管存在着许多困难,人们经过不断研究已取得了可喜的进展。科学家们设计...

未来核聚变突破了,能用一个超级大空调,解决全球变暖问题吗?
造个超级空调就能解决问题吗?这是一个非常有趣的话题,先给出答案吧,无论核聚变提供的电能再多,空调造的再大,它都无法解决温室效应问题!空调不是可以给室内降温么,夏日炎炎打开空调,丝丝凉风就出来了,当这个巨大的空调开启,整个地球都变凉快了!其实完全不是这样!有一个道理很简单,我们要将...

激光核聚变另一定义
其次,核聚变更清洁安全,不会产生环境污染,反应过程在稀薄气体中稳定进行。目前,已有的实验方法如托卡马克和惯性约束法都在探索中,但距离实际应用还有很长的路要走。尽管困难重重,受控核聚变的诱人前景激发了全球科学家的热情,他们正全身心投入这一领域的研究,期待着未来的突破。

原子核聚变和裂变有什么分别?
但是人们现在还不能进行受控核聚变,这主要是因为进行核聚变需要的条件非常苛刻。发生核聚变需要在1亿度的高温下才能进行,因此又叫热核反应。可以想象,没有什么材料能经受得起1亿度的高温。此外还有许多难以想象的困难需要去克服。尽管存在着许多困难,人们经过不断研究已取得了可喜的进展。科学家们设计...

核裂变是化学变化吗?为什么?那么核聚变呢?
但是人们现在还不能进行受控核聚变,这主要是因为进行核聚变需要的条件非 常苛刻。发生核聚变需要在1亿度的高温下才能进行,因此又叫热核反应。可以想象,没有什么材料能经受得起1亿度的高温。此外还有许多难以想象的困难需要去克服。尽管存在着许多困难,人们经过不断研究已取得了可喜的进展。科学家们...

为什么说实现稳定核聚变后稀有元素近乎无限?
科学家们设计了许多巧妙的方法、平稳的能量输出。发生核聚变需要在1亿度的高温下才能进行。科学家正努力研究如何控制核聚变,而且其原料可直接取自海水中的氘,如原子弹爆炸;如果是由轻的原子核变化为重的原子核,叫核聚变,没有什么材料能经受得起1亿度的高温,但靠中子同锂作用可以产生,而海水中也...

聚变反应实现方法
当温度达到点火温度(约几十亿度)时,气体爆炸产生大量热能。然而,目前激光或粒子束的能量远不足以满足这种爆炸所需的功率,技术难题重重,使惯性约束核聚变的实现仍然遥不可及。尽管如此,受控热核聚变的前景诱人,各国科学家正全力以赴地进行研究,尽管这条道路漫长且充满挑战,但其潜在的能源革命前景...

昌平区17332746822: 为什么说核聚变是终极能源 -
藤中氧氟: 因为核聚变原料在地球上是很廉价且很丰富的.地球上的核聚变原料可以供给地球几十亿年.而且核聚变是完全无污染的,而且能量产出是核裂变的3、4倍.因此廉价且清洁能源必然是终极能源.但是核聚变的可控性现在还是难题.

昌平区17332746822: 为什么核聚变会产生巨大的能量? -
藤中氧氟: 通俗来说,就是巨变是出现质量的亏损造成的!由质量转变成为能量,你说会有多打咯!根据质能方程E=MC2可以算出了~光速的平方,多大啊,算一下一千克所蕴藏的能量有多少?? 要发生巨变得需要特别高的温度,才能达到核力发生做用的...

昌平区17332746822: 哪种核聚变释放能量最多? -
藤中氧氟: 核聚变的定义: 核聚变是指由质量小的原子,主要是指氘或氚,在一定条件下(如超高温和高压),发生原子核互相聚合作用,生成新的质量更重的原子核,并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式.原子核中蕴藏巨大的能量,原子核的变化...

昌平区17332746822: 核聚变为什么可以“一劳永逸”解决人类能源问题 -
藤中氧氟: 这是因为,核聚变的原材料很容易找——地球上氘的含量并不算少,每一万个氢原子中就有一个是氘原子.在最好的情况下,每升海水中的氘聚变能够放出的能量,相当于燃烧300升汽油;而一个百万千瓦的核聚变电厂,每年只需要600公斤原...

昌平区17332746822: 什么是核聚变? -
藤中氧氟: 目前人类已经可以实现不受控制的核聚变,如氢弹的爆炸.但是要想能量可被人类有效利用,必须能够合理的控制核聚变的速度和规模,实现持续、平稳的能量输出.科学家正努力研究如何控制核聚变,但是现在看来还有很长的路要走. 目前主...

昌平区17332746822: 核聚变的发现及研究进展核聚变是谁发现的?以及它的发现过程?它的研究进展有哪些? -
藤中氧氟:[答案] 1942年,美国科学家在研制原子弹的过程中,推断原子弹爆炸提供的能量有可能点燃轻核,引起聚变反应,并想以此来制造一种威力比原子弹更大的超级弹 .1952 年11月1日,美国进行了世界上首次氢弹原理试验.从50年代初至60年代后期,美国、...

昌平区17332746822: 目前哪种物质核聚变释放的能量最多? -
藤中氧氟: 人类目前只能实现氢原子的核聚变.太阳里边聚变的物质就多了,氢氦锂等等,一直合成到铁原子核. 其实效率最好的不是核聚变,正负电子湮灭那才叫痛快,哈,效率超高.要不然就是量子涨落,能量无中生有,hoho~

昌平区17332746822: 核聚变是怎么回事?
藤中氧氟: 轻核聚合为轻重核的反应.反应过程中释放大量能量,在这个核反应中共消耗6个氘... 因此轻核聚变是一种解决地球上终将枯竭的能源问题的理想途径. 要从核聚变获取能...

昌平区17332746822: 什么是核聚变?
藤中氧氟: 是多个轻核在高温高压条件下聚合成一个新的原子核、同时释出大量能量的过程.这是一个物质转化为能量的过程.

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