本篇文章给大家谈谈如果人类克服了可控核聚变,以及如果人类掌握了可控核聚变对应的知识点,帮企客致力于为用户带来全面可靠的币圈信息,希望对各位有所帮助!
核聚变是人类在不远未来对能源利用的有效方案。
核聚变是获得原子能的方法,通过轻核聚合引起原子核结合能变化。 核聚变所需的是氢燃料, 相对核裂变,更加安全和洁净 。但如何实现可控核聚变,目前还是人类需要解决头等大问题。
核聚变的条件与技术实现。
由于核聚变的温度高达千万度以上,在这样的状态下,所有原子成为等离子态,而且 核聚变条件除了高温,还要使等离子体密度足够大,维持时间足够长 ,这样才能发生自持的核聚变反应。这样只有太阳这样的恒星才具备这样的天然条件,不断释放出巨额的光和热量。恒星依靠自身巨大的质量和引力能够束缚等离子体,在高温下持续的核聚变。
当前人工可控核聚变的困难
人工可控核聚变的困难在于如何实现对高温等离子体的束缚,地球上当然无法具有恒星那样足够大的引力来约束高温等离子体。目前研究可控聚变的有效途径是 磁约束和激光惯性约束 等方案,国际和国内都启动了多项可控热核聚变实验堆的研究,尽管对核聚变过程的研究进行了数十年,但目前对还具有很大的技术挑战,乐观估计,离商业应用还要几十年的时间。
一旦突破可控核聚变,人类的发展就进入到了新纪元
一旦人类突破了可控核聚变,地球上的能源危机当然就不复存在;燃烧石油等碳基能源所造成的的温室效应,也会得到有效的治理。目前,一些科学家们对文明的分级也是以能源的利用为标准的。所以一旦人类实现可控核聚变,就可以利用装载核聚变发动机的飞船,实现星际旅行的目的,去寻找更多的资源和 探索 星空秘密,我们的征程是星辰大海。
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实现低成本的可控核聚变意味着人类获得了几乎取之不尽用之不竭的能源。
国际热核聚变实验反应堆,计划于2025年点火,预估总造价超过150亿欧元,以目前的进展来看,这个项目流产的可能性在不断增加
现如今人类已经实现了(极短暂的)可控核聚变,但是 反应堆的建造成本和使用维护成本奇高,离商用还遥不可期 。
我们不妨浪漫的设想一下,如果低成本可控核聚变得以实现,地球和人类文明会发生怎样的变化——(低成本是指成本是现有能源的1/10甚至更低)
1、饥饿将彻底消失:
即便在今天,世界上仍有高达8.21亿人处于饥饿之中,而且这个数字仍在上升,然而于此同时,发达国家的消费者每年要丢弃高达40%的食物,全球范围内有25%以上的食品损失在运输环节。
全球粮食生产的总量是够的,但地区间差异巨大,而远距离运输成本高,使得很多地方的人还吃不饱肚子 ,当低成本可控核聚变实现,运输成本将大幅下降,粮食可以实现全球范围内的分配,饥饿将彻底消失。
2、淡水危机解除
目前海水净化的主要问题就在于成本,即便是以色列最先进的海水淡化工厂,每吨淡水的生产成本也在5块以上,成本结构里,能源成本(电费)占据了绝大部分,这使得海水淡化技术难以大面积推广应用。当低成本可控核聚变实现,海水淡化和远距离运输的成本将大幅下降,干旱和淡水匮乏将成为往事。
3、环境危机,特别是全球变暖问题得以解决
当前全人类面临的最大的问题就是全球变暖,其根源就在于人类无法摆脱对化石燃料(石油、煤炭)的依赖,产生大量的温室气体二氧化碳,导致全球气候变暖。核聚变是一种清洁能源,没有温室气体排放,产生的核废料半衰期非常短(能快速转变为无放射性物质)、即便发生核泄漏危害也较低,撤离半径仅需要一公里,这比目前的核裂变反应堆泄露的危害要小的多得多。
人类掌握可靠的可控核聚变技术也意味着人类文明迈入了一个新的纪元,再丰富的想象力也难以预测到了那一天究竟会发生什么,让我们一起静静等待人类文明闪耀的那一刻到来吧!
首先核聚变并不难,例如氢弹的工作原理就是核聚变,但氢弹除了作为武器之外,对人类并没有其他的用处,所以人类真正需要的,是可控的核聚变,从某种意义上来说,太阳就是一个巨大的可控核聚变机器,这个机器可以在数百亿年的时间之内,持续的产生能量。
那么一旦人类掌握了这种技术,就意味着人类跨入了另外一个时代,例如我们都知道科学的发展,离不开对于能源的利用,而现在的主流能源,无非就是石油和煤炭,这两种能源都是化石燃料,化石燃料最大的问题,就是开采难度大,并且还会产生污染物。
而可控核聚变的原料,是由氢的同位素氘,而氘这种东西,地球上非常非常的多,根据一些计算来看,海洋当中储存的氘,大概有40万亿吨以上,那么一般来说0.03克的氘,就可以释放出300升汽油产生的能量,所以一旦可控核聚变成真,人类就和那些化石能源说再见了。
其次可控核聚变一旦成真,人类必将大规模进入太空,现代人类在 探索 太空的时候,最大的问题就是能源补充,例如国际空间站每隔一段时间,就需要派人去运送物资,但每一次的发射,都需要耗费数千万美元,所以人类对于太空的 探索 ,会受到相当大的掣肘。
如果可控核聚变的技术能够实现,人类就可以将成本压低,甚至我们可以在月球或者火星,建造一个大型的可控核聚变反应堆,一旦这样的反应堆建成,人类既可以在这个星球上立足,进而改造这个星球,所以可控核聚变的技术,非常非常的重要,只要一旦实现,人类就进入了一个新的时代。
看了朋友们一些回答,说的都很好。攻克核聚变,应该说攻克可控核聚变,这个世界的能源领域就宽广了很多。
就像过去人类发现发明的机器和电力,从此走出了黑暗的农耕时代,进入了高速发展的现代生活。任何科学的重大发现和发明都能够极大的推动人类 社会 的进步,可控核聚变的实现,将促进人类文明进入一个新发展时代。
核聚变的理论形成已经半个多世纪了,人类早就已经实现了核裂变和核聚变的部分应用,比如原子弹、氢弹,就是典型的核裂变和核聚变的应用。但原子弹和氢弹的爆发是瞬时作用的,这种巨大的能量是不可控的爆发。
人类已经掌握了可控核裂变的技术,并且已经广泛的运用与生产与生活,主要表现在核发电和核反应堆驱动,2006年世界核子发电在全部电力里面就已经占有15%的比重,这方面中国起步晚,占比较低。
但人类对核聚变的运用还一直在研究中,进展较为艰难缓慢。
可控核聚变之所以比可控核裂变更难攻克,是因为进行核聚变的条件更为苛刻和困难。
在太阳中心,每时每刻都在进行着核聚变,每秒钟有6亿吨的氢转变成5.96亿吨氦,释放出400万吨氢的能量,正是这巨大的能量给太阳系所有的行星、卫星、矮行星、小行星、星际物质等提供了光和热。激发这种能量的是太阳核心3000亿个大气压的压力和1500万度的温度。
地球上无法提供这么高的压力,只有靠提高温度来实现核聚变,这样要求温度达到上亿度。所以如何达到这样的温度,用什么样的容器或者方式来约束这种温度,是目前科学界需要重点解决的关键难题。
通常用三种方法来解决可控核聚变的约束,即重力场约束、惯性约束、磁约束。
人类之所有这么重视可控核聚变的开发,因为它具有很高的比较优势。
相比核裂变,核聚变有如下优势:
1、核聚变释放的能量比核裂变更大。据测算6个氘核共放出43.24MeV能量,相当于每个核子平均放出3.6MeV。它比n 裂变反应中每个核子平均放出200/236=0.85MeV高4倍。
2、核聚变无高端核废料,可不对环境构成大的污染。而核裂变由于原料铀的储量不多,政治干涉很大,放射性与危险性大,核裂变的优势无法完全利用。
3、核聚变燃料供应充足,地球上重氢有10万亿吨。每1升海水中含30毫克氘,而30毫克氘聚变产生的能量相当于300升汽油。
所以,如果能够实现可控核聚变,人类将能够克服阶段性的能源危机,真正的从“石油文明时代”走向“核文明时代”,人类文明将提升到一个新的层次。
近年来,可控核聚变的研究正在提速,在许多具体方面有所突破。
中国的核聚变“人造太阳”实验装置EAST(先进超导托卡马克实验装置),已经获得超过101.2秒的稳态长脉冲高约束等离子体运行,在这方面走到了世界前列。能不能像常常说的最终实现弯道超车,还有待后续努力。
有报道德国仿星器核聚变反应堆研究取得突破进展,而美国洛克希德马丁公司早在2014年就宣布,可控核聚变技术小型化取得突破,一个可安装在卡车后端的小型反应堆有望在十年内诞生。这些都是可喜的进步。
科学界预测了,受控核聚变发电有可能在2025年实现商业运营,2050年将有可能广泛的服务于 社会 。
时空通讯在过去已经多次提到过宇宙三级文明等级的划分,这是前苏联科学家卡尔达舍夫在上世纪六十年代提出来的一个理论。
卡尔达舍夫认为宇宙文明的主要衡量度标是能源的控制和使用,可分为行星级一级文明,恒星级二级文明,星系级三级文明。每一级文明的提升,都伴随着能源使用的数量级增长。他的这个理论尽管只是一种假设,但得到了科学界广泛的认同。
科学界测算,人类文明目前还只有0.73级,要达到一级文明,我们人类所需要的能源还要在现在的基础上增加10000倍以上,而达到二级文明则需要增加能源控制和使用能力100亿倍以上。
实现了可控核聚变,解决了能源危机,使人类控制和使用能源的能力得到大大的提升,有可能使人类文明在100年内达到一级行星级文明。当然要实现二级文明人类还需要几千年的奋斗(这方面的介绍请查看时空通讯过去发表的相关文章)。
由于可控核聚变能料的高度浓缩化,人类有可能实现深空 探索 和开发。我们现在的火箭采用的是常规能源,发射到地球轨道就需要燃料成百上千吨,所以无法带着很多燃料远航。如果核聚变,30毫克的氘就相当于300公升汽油,三公斤氘就相当于30000吨汽油的能量,如果氚核聚变则可以实现更大能量的输出。这样飞向深空再也不要携带大量的燃料了,就有可能飞的更远。
当然太空远距离航行还需要伴随着引擎和太空生存保障等诸多方面科学技术的同步提升,才有可能实现。
核聚变的能源地球上储存量巨大,够人类使用一阵子。
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我在能源领域干了二十多年,应该算比较了解这个问题。我就简单分析一下吧。
先说题目的问题,核聚变人类已经能实现了,这就是“氢弹”,题主可能想问的是 “可控核聚变 ”吧?
按照套路,我们先说说什么叫做核聚变?
核聚变,又称聚变反应,是将两个较轻的原子核结合而形成一个较重的核和一个很轻的核或粒子的一种核反应。在这个过程中,核聚变反应将一部分反应物的质量转化为了能量。
太阳就是一个巨大的核聚变反应堆。氢弹就是利用核聚变释放的巨大能量摧毁目标的。
什么是可控核聚变?
可控核聚变就是人工控制核聚变的能量输出过程,使能量输出大小满足人类对能量的动态需求。
最容易实现的聚变反应是氢的同位素:氘与氚的聚变。氘在海水里存储约有40万亿吨,理想状态下释放出的能量足够人类使用上百亿年,聚变后产生的是没有放射性污染的氦。
根据爱因斯坦的质能方程:E=MC²,可以简单的算出1千克物质完全的转换为能量可以得到9×10∧16焦耳的能量,换算成电能约为250亿千万时。 2016年,全 社会 用电量59198亿千瓦时。 这只需要大约340吨聚变燃料就能满足全国的用电需求了 。
可控核聚变反应堆离商业运行大约还有50年。
可控核聚变对我们世界的影响
可控核聚变实现商业运行后,人类再也不会为能源问题担忧,它的影响是巨大的:
首先它推动人类进入了所谓的第一类文明(目前为0.7级文明),即:“行星文明”。我们所发生的历次工业革命从本质上来说,就是对能源的利用方法和效率的变革。可控核聚变的商业运行无疑将推动另一次工业革命(估计是第五次工业革命,前四次分别是:蒸汽机革命、电气化革命、信息革命、人工智能革命),人类 社会 发展又将走上一个快车道。
在政治上,全球的能源格局将全盘洗牌,中东的石油资源不能再成为一些国家的撒手锏,实现了世界的能源均衡化。能源问题从此以后就不会成为战争的导火索了,世界将更加和平。
环境问题将得到解决。由于可控核聚变的产生物为氦,没有环境污染问题,也没有温室气体排放问题,而且能源更加便宜,我们将告别雾霾……
人口增长与耕地减少的问题得到缓解。相对便宜的能源为现代农业工厂的实现提供了可行的条件。可以采用现代化的农业种植大厦来种植农作物,采用低耗能的电灯来提供光合作用。战争的风险进一步降低。
人类将开启太空时代。目前人类 探索 太空的限制主要是缺乏充足、可靠的能源供应,有了可控核聚变后,再加上无工质引擎,我们的将征服整个太阳系,到时候移民火星将不成问题。
最新消息:美国麻省理工学院科学家表示,核聚变发电的梦想即将在15年内变成现实。
估计是取得了重大突破!要记住:核聚变是国际合作项目,谁取得了突破都是好事!
作为曾在核电行业呆过几年的从业者,强答一波,重点在“世界会发生什么变化”上。
1、可控核聚变是未来方向,而且一定会实现。
能源利用是人类文明的核心,彻底解决能源的,人类是有共识的:可控核聚变。
目前的可控核裂变的技术已经很成熟了,而且在 2.5代和三代技术下,核电其实已经非常安全了, 现在的中国已经是全球核电项目开工和投运最多的国家。
但核裂变发电最主要的问题是成本和和安全,特别是使用了三代技术之后,核电成本一下子上去了。实际上,就成本而言,核裂变发电的成本优势并不如水电、清洁煤电。
对比各种能源,可控核聚变发电是最有未来的,它的原料来源无限,能量密度极大,换句话讲,就是投入可忽略,但产出可无限,这种好事,人类肯定会发展。
目前,美国、欧洲、中国都是大力投入,共同发展的,美国的国家点火计划和中国的小太阳计划,可控核聚变堆的反应时间持续了几十秒,表明: 现在的技术进展的方向是对的,这是可控核聚变最大的进展。
2、可控核聚变的商业化,时间不好确定。
从1970年代开始,人们预期都是50年就可以实现可控核聚变,到了今天,2018年,人类的预期还是一样:再有50年就可以了。
任何一项技术创新,从实验室走向工程,都有一个漫长的过程。核聚变发电也是如此。
通俗来说,难度在于:
3、可控核聚变工程化实现之后,对人类的影响
可控核聚变实现之后,人类的能源供应可以说无限了,原来受能源限制的行业就可以获得大发展:
(1)摩天农场和地球花园
在摩天大厦中种粮食,人工合成各种肉食,这种概念和尝试,现在就有,为什么没有得到推广?原因就是能源限制。在摩天大厦中种粮食,固然有农业技术的制约因素,但最大的制约因素还是大量的能源,比如紫外线照明。现在的能源成本,对这种产业来说太高了。
但未来不是这样,限制一旦取消,摩天农场就会成为农业的主要形式。据估计,供应中国13亿人的食物所需的摩天农场,最多最需要3000-5000个。
这种情况下,人类的农业和地球的环境会发生人类有史以来最大的变化,农业就变成了流水线生产,基因工程就变成了农业产品的设计院。
大量的土地,99%的土地都会释放出来,还给大自然。地球也就变成了一个大花园。
(2)电力供应方式从有线到无线:全球性无线供电网络
因为能源极其廉价,电力的供应方式就会从有线到无线。因为不用考虑无线电力供应的损耗问题。届时,电力供应就像现在的手机信号的供应一样。电动的 汽车 、电动的飞行器、电动的能源武器都是整个 社会 的常态。
(3)太空产业高度发展
太空产业极其耗能,比如太空城市、太空飞船、星际基地、太空采矿、太空冶炼等,如果能源供应无线,这些产业就能真正发展起来。
结束语
人类发展到现在这个阶段,要想解决当前的问题,甚至真正发展到1型文明,首先必须解决能源问题,可控核聚变是发展的必由之路。过程不容易,前途非常光明,祝愿大家都能活蹦乱跳地坚持到那一天。
攻克核聚变,地球人的生活将发生巨变,举例说明一二。
实现核聚变,核聚变将变成人类谋生手段,进入星际的护身符。在地球上再不用水泥砖瓦盖房,双手插入沙漠,将会在沙漠上矗立起万丈高楼。其余的大家可以想像。
上面二照片是地外人的作品,管子接口处是用玄武岩浆密封的。这管接头是在地球上拣到的,不知是地外人在地球上加工的,还是在月球上加工来到地球,月球陨石(岩石)有这莫东西是不假的。
建造空间站也变的极其容易,将地球近地垃圾一划拉,捏成平台就可以了。
我对核聚变没有研究,实在是没研究。但看到国内外把核聚变当人造太阳,且受高温,容器困扰,我想把我琢磨的地外人的作法提供科学工作者。不知能否改变他们的思路。
容器:地外人不用磁约束不用激光约束。这是把简单问题复杂化。
核聚变是创宇宙的最基本手段。能量变物质是通过核聚变完成的,在《恒星硅球粒陨石》里可看到核聚变现场、过程、及成果。
这陨石里的白色雪花,是氢(氕氘氚)
核聚变产生的结果,叫《硅球粒》。《硅球粒》《微流星》(氢类汽泡)也是恒星陨石里唯一特征。氢气泡核聚变变成硅球粒,这是在透明陨石里发生的。
须细观陨石的核聚变现场,因每个氢气泡进展不同,从没有变化,稍变,大变,到变成现在看的见的《硅球粒》,就会发现很多奥妙,不细说了。下面照片也是《恒星硅球粒陨石》里拍的核聚变现场及球粒诞生。
地外人利用核聚变,也会遇到地球人的问题,是如何解决的呢?地外人当时没有地球科学家这么聪明,他们占的是天时地利。
眼看不见手摸不到的氢氕氘氚不好控制,不好保存,难已利用。他们就去恒星采集《希挌斯波色子》。希格斯波色子在能量变物质现场大量的存在,虽没参予核聚变,但在核聚变现场也受到了“核污染”,由眼看不见摸不到变成了看得见摸得到的东东。类似地球的“气体变液体”。
地外人保管运输使用的是夜态氢。
这是保存在地外人飞碟碎片里的燃料,是否已变成金属氢球我不知道。地外人用恒星陨石做飞碟外壳,省时省工省钱,天然适合宇宙环境。
怎么样核聚变?根据需要怎么样控制核聚变能量输出大小?地外人采取最简单的加减法。
他们用若干条管道,将夜态氢输入核聚变容器,容器好似炉膛,膛内即是
核聚变现场,无需控制核聚变,因核聚变有自已的规律,那就是拖下水效应。只需控制管道开通数量即可。
核聚变的自然链锁反映,“拖下水”照片拍自玻璃质陨石内部。
核聚变也产生垃圾,下面一块是地外飞碟核聚变垃圾,有兴趣的人可以拿去检测一下。碳三角晶体至少证明地外飞碟燃料是氦以前的东东。
因不懂核聚变,只是在我收集的陨石和飞碟碎片中有些感悟,也不知对不对。因无知才无畏,大胆猜想,求证就靠科学家了。
说错了,就当科幻故事,就当狗年旺旺旺了!
当人类攻克了核聚变的大关之后,世界会发生什么变化?
假如50年后人类攻克了核聚变,变化绝对是翻天覆地的,但仍然会受到很多因素的掣肘,也许并没有您所想象的完全被核聚变替代,或者一一来罗列下
一、聚变电站不会如您想象的那样遍地开花,因为这个依然是极高高成本的行业,当然大规模或者超大规模的裂变以及燃煤电厂和天然气电厂将会被可控核聚变替代 ,但现今已经继续在运行的水电等将并不会取缔,因为这些已经投入,并且不会产生太多的污染,另外水电也作为水利设施并存,因此它们将会继续运行......
二、各类电器的用电功率与效率并不会没有限制,节能依然是考虑目标,不单是电能获取容易了,但成本依然存在,分摊出来后聚变电能的价格不会便宜,最多的是未来没有燃料缺乏的担心! 另外原来的电网负荷与家庭布线负荷也一样要考虑,还有超大规模的聚变堆的热交换温升对周围环境的影响是不容忽视的,因此无限制的情况绝对不会发生!(当然燃气灶等也许将被彻底取代!)
三、储电设备的提升对于 汽车 行业将是颠覆性的 当然这个即使没有可控核聚变一样会发生,可控核聚变的成功只是让这个变换更加彻底。
四、您所期望的飞行器与火箭发射等 电能并无法完全替代,比如飞行器中的电能使用方式仅仅还是螺旋桨,即使电池密度够高,但螺旋桨推动的飞行器估计不太可能大规模回归了! 这个也许要等到可控核聚变小型化,比如能装入飞行器并且推重比依然有达到一定的比例,这个也是可以期待的,但在早期,我们得继续开采石油供给喷气式的飞行器使用!火箭发射的行业尽管可以电磁弹射取代一级火箭,但二级和三级依然需要石油与传统燃料!
五、太阳系内的行星际旅行将指日可待 即使聚变发动机达到预测的1%-10%光速,那么依然可以在35分钟×100的时间内到达木星,约合:2.43天,如果减去加速与减速的时间,那么10天就可以打一个来回,木星10日游即将成为现实!
当然空气为介质的离子发动机发展后这个肯定会改观,但推重比依然是一个未知数!
最后,煤炭燃料也许真的要寿终正寝了,石油行业将成为夕阳产业,各种外围的,比如常规的活塞发动机,润滑油机油......目测就要步入黄昏了,除了在一些野外作业的地方,也许路子就越来越窄了! 另外比如环境处理这些旧账可能会因核聚变的图片开始慢慢还账,但这是一个长期的问题,不要试图认为可控核聚变突破了就万事大吉,治理才刚刚开始而已!
您以为会少了这些冷却塔吗?其实完全不会,在没有突破直接的热电转换之前,这些冷却塔一个都少不了,而且随着功率的增加,这个规模和数量还会相应增加!
核聚变永远都不会成功,这违背自然规律。宇宙是种裂变机制非聚变机制。
核聚变纯属臆造,有什么证据能证明太阳是在氢聚变?不要想当然不要只看表面,那样会搞错方向会劳命伤财?
核裂变能放出能量,核聚变也能放出能量,它们的放能机制是什么?没有机制的理论纯属猜想,猜想就有可能猜不对?
按能量球理论原子核是种裂变机制,永远都不可能聚合。氢弹爆炸也只能是裂变,或是原子核或是中子裂变,宇宙是种能量球机制。
主流回头是岸吧,不要在聚变中越陷越深越走越远?
核聚变一旦投入正式运用,最明显的就是该国的 能源问题 可以说是得到了 永远解决 。石油可以就退出 历史 舞台了, 那群靠石油富起来的中东国家,可就哭惨了。 如果中国能率先掌握,老美估计得慌的不行, 民族的复兴指日可待 。
咳咳,不多说了,下面就来介绍一些 相关知识 :
核聚变
其实道理很简单,如果你能想法设法让 两个原子的原子核(一般是氢同位素),撞到一起,聚合为一个新的原子核。在这个过程中能释放出巨大能量 。爱因斯坦的质能方程就能派上用场了。
不过人工核聚变也是分层的。像氘氚聚变是最早的一代核聚变,比如 一个氘和一个氚反应 ,就能释放出17.6兆电子伏特的能量。虽然原料是海水,可以说用不完,但是也有缺点。就是要释放出中子,这样会导致聚变装置寿命降低。 最完美的当属氦3反应 ,没有中子,也没有氚的放射性。
可控核聚变的难点
高温高压 :高温可以让粒子运动速度加快;高压,可以是粒子运动范围缩小,而 这两个都能提高粒子相互撞击的概率。
以 太阳为例 ,我们知道太阳无时无刻不在进行这核聚变反应。为什么它能那么稳定持续的输出能量呢?因为太阳发生反应的内核,温度在一千到两千万度左右,并且有着强大的 引力约束 。所以原子核相撞的前提就有了。
但 那项技术是恒星的专利,在地球模拟不了 。于是我们 只能提高温度,甚至要达到上亿度 。但是这么高的温度的等离子体,增压才能控制住,保证反应装置不被“烫”坏?目前主流的方法都是 磁约束 ,这些高温等离子体,被磁场拘在一起,维持聚变的状态,不停的旋转运动。
所以如何做到持续的高温的同时,还能保证装置不被损坏。
我们离正式投入使用估计还有几十年要走。
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可控核聚变的实现,将对人类社会造成巨大的改变。可以说,哪个国家先掌握了这项技术,只要人口过亿,那么这个国家基本就能成为数一数二的世界强国。
可控核聚变带来的是什么?近似无限能源!这就让很多事情充满了想象。
第一点,植物工厂可以实现。什么是植物工厂?很简单,造一座几十层的大楼,里面通上电,安装模拟阳光的那种电灯,然后在里面种植物,比如水稻、麦子、瓜果、蔬菜,等等。把灯全部打开,24小时照着。这一栋楼如果占地一亩,造50层,就变成了50亩耕地,造100层就是100亩耕地。你能想象它的粮食产量吗!还怕饥荒、粮食危机、吃不饱饭?如果这种植物工厂实现了,你觉得我们国家再生出14亿人口,能不能养活!
关于这个人口问题,还有一件至关重要的事情:淡水。如果能源近乎无限,那么用电进行海水淡化,这样能够制造的淡水将源源不绝。地球表面70%面积被海水覆盖,有多少海水就能制造多少淡水,你还怕大家淡水供应不足吗!今天,海水淡化技术已经成熟,唯一限制使用规模的,不就是成本嘛!发电近似不要钱,你看能不能敞开来供应淡水。
第二点,加速燃油车的淘汰。今天,在充电还要钱的情况下,电动汽车已经开始了大发展的步伐。想象一下,如果充电近乎不要钱,那么电动汽车的使用成本,就是那堆车体内的各种部件的使用成本。哪个东西坏了修一下,这是近乎唯一的成本。当然,还有电池的使用寿命问题。但是,可控核聚变实现的能源近似无限供应,所带来的低成本供电,将使我们大多数人的脑海里认为电费不要钱,那么也就近似用车不要钱。这将促进多少交通运输的需求诞生呢!
第三点,也是由于用电近乎不要钱,带来了很多很多产业的生产成本大幅度下降。这样,我们日常生活所使用的很多很多产品都会更加便宜。那么率先实现可控核聚变的国家,他们生产的产品就能以很低的价格冲击国际市场。如果量足够大,基本可以冲垮全世界的同等产业。这种经济力量,你难道不觉得可怕吗!这也就是开头所说的,如果这个国家人口过亿,那就说明他们的生产能力足够且内部市场足够。这样的国家,绝对有能力成为数一数二的世界强国。
最后,当然还要说明一下,发电近似不要钱,不代表大家用电就不要钱。毕竟,输电线路的建设和保养还是要钱的。所以,即使可控核聚变实现了,电费大家还是要交的。只不过,由于可控核聚变代替了煤炭发电、石油发电等矿石燃料,会大幅度降低发电成本,且让我们的环保压力更加减轻。这样的世界,很多生活方式和生产方式,将会发生革命性的改变。那将是值得每一个人期待的新时代。
核聚变不但是中国,也是全球都在攻克的一个项目,如果成功攻破,那么人类的世界将会有一个翻天覆地的变化,现在就让我们来提前想象一下吧。
能源、材料、信息是当今影响着世界科学及生活的主要因素。
而核聚变就是能源问题的解决。那当人类通过核聚变获得巨大的便宜能量以后会怎么样呢?
一、节省巨大的资源
近100多年来,人类对资源的使用及开发达到了人类史上的一个新高度,而且是呈几何级数的增长。如果成功使用核聚变来代替目前的常规能源,如煤炭、石油、天然气等等。那么地球的二氧化碳含量将得到极大的改善。
全人类的电能都有保障了,而且由于核聚变能量需要的物质极少,同时也是清洁能源。可以这么说,人类从此可以享受到免费的能源了。
大量的煤电、垃圾焚烧发电站、水电站等等都可以停掉了。估计到时人类可以减排90%以上。
二、人类的文明水平往前一大步
在天文领域,有一个非常有名的文明等级划分方式,叫做卡尔达舍夫等级。在这个等级划分的方法中,主要讲文明分为三个等级,第一级文明能够利用行星资源,并掌控行星的变化,能够控制行星上的一切;第二级文明是恒星级,也就是能够完全掌握控制恒星的技术,可以随意地进行星际旅行;第三级文明上升为星河文明,能够使用整个星河系的恒星能量。
如果人类可以很好地控制核聚变能源,那么人类的文明将直接从 0.73直至1,就是达到了行星资源的完全控制,也就是可以完全掌握并利用。
至于二级文明,那就是突破恒星的限制,也就是说人类可以随意离开地球,移居其他星球并可以改造其他行星的环境,那就是如果人类可以大规模移居火星、可以在太阳系中旅行时,甚至可以抵达太阳内部进行研究,那时候人类的文明程度就达到了第二级了。
所以说,就算人类攻克了核聚变,还距离第二级文明还有很长的距离。但由于这一级文明的要求很高,需要很长时间,一般情况下,人类至少需要5万到10万年才能达到第二级文明。而有了核聚变的开发使用,将把这个时间大大缩减,可以节省三分之一时间。
三、人类的星际开发将向前一大步
对于飞行器与火箭发射等电能并无法完全替代,比如飞行器中的电能使用方式仅仅还是螺旋桨,即使电池密度够高,但螺旋桨推动的飞行器估计不太可能大规模回归了。这个也许要等到可控核聚变小型化,比如能装入飞行器并且推重比依然有达到一定的比例,这个也是可以期待的,但在早期,我们得继续开采石油供给喷气式的飞行器使用。火箭发射的行业尽管可以电磁弹射取代一级火箭,但二级和三级依然需要石油与传统燃料。试想一下如果可以使用核聚变作为火箭的能源,就可以节省不少的能源。
太阳系内的行星际旅行将指日可待 即使聚变发动机达到预测的1%-10%光速,那么依然可以在35分钟×100的时间内到达木星,约合:2.43天,如果减去加速与减速的时间,那么10天就可以打一个来回,木星10日游即将成为现实!
核聚变的条件与实现
由于核聚变的温度高达千万度以上,在这样的状态下,所有原子成为等离子态,而且核聚变条件除了高温,还要使等离子体的密度足够大,维持时间足够长,这样才能发生自持的核聚变反应。这样只有太阳这样的恒星才具备这样的天然条件,不断释放出巨额的光和热量。恒星依靠自身巨大的质量和引力能够束缚等离子体,在高温下持续的核聚变。
人工可控核聚变的困难
人工可控核聚变的困难在于如何实现对高温等离子体的束缚,地球上当然无法具有恒星那样足够大的引力来约束高温等离子体。目前研究可控聚变的有效途径是磁约束和激光惯性约束等方案,国际和国内都启动了多项可控热核聚变实验堆的研究,尽管对核聚变过程的研究进行了数十年,但目前对还具有很大的技术挑战,乐观估计,离商业应用还要几十年的时间。
所有原子都成为等离子体,除了高温外,核聚变条件还使等离子体密度足够大,维持时间足够长,从而产生自持核聚变反应。这样,只有像太阳这样的恒星才能有这样的自然条件,并不断释放出巨大的光和热量。核聚变,又称聚变反应,是一种将两个较轻的原子核结合起来,形成较重的核和较轻的核或颗粒的核反应。核聚变是人类在不久的将来利用能源的有效方案。
核聚变是获取原子能的一种方法,它通过轻核聚合引起原子核结合能的变化。核聚变需要氢燃料,相对于核裂变,更安全、更干净。但如何实现可控的核聚变,仍然是人类需要解决的首要问题。在这个过程中,核聚变反应将部分反应物的质量转化为能量。全球粮食生产总量足够,但区域差异巨大,远程运输成本高,使许多地方的人仍然吃不饱,当低成本的核聚变条件完全球分布足够高时,只有这样的核聚变才能使核聚变成本才能完全球分布。
恒星可以通过其巨大的质量和重力束缚等离子体,并在高温下继续聚变核。它呈几何级数增长。如果核聚变被成功地用来取代当前的传统能源,如煤炭、石油、天然气等。那么地球上的二氧化碳含量就会大大提高。核聚变不是高端的核废物,也不会对环境造成很大的污染。由于原料铀储量小,政治干扰大,放射性和风险大,核裂变的优势不能充分利用。核燃料取之不尽,核裂变产生的能量如此之大,更不用说核聚变了。如果有一天人类能够控制可控的核裂变,毫不夸张地说,人类将不再有能源危机。
当然,一旦人类突破可控核聚变,地球上的能源危机将不复存在;燃烧石油等碳基能源造成的温室效应也将得到有效控制。目前,一些科学家对文明的分类也是基于能源的利用。因此,一旦人类实现可控核聚变,我们就可以利用装有核聚变发动机的航天器实现星际旅行的目的,寻找更多的资源,探索恒星的秘密。我们的旅程是星海。
核聚变是一种通过轻核聚变获得原子能的方法,这种方法会引起核结合能的变化。核聚变的燃料是氘,它在地球上是取之不尽的。重要的是,核聚变没有放射性,所以它比目前用于原子能的裂变更安全、更清洁。但如何实现可控核聚变仍然是人类需要解决的最大问题。
当核聚变破裂时,世界将会发生什么?核聚变的条件和技术实现。核聚变的温度高达一千万度以上,在这样一个国家,所有的原子成为等离子体,和核聚变条件除了高温,但也使等离子体密度足够大,维持足够长的时间,以便自我维持的核聚变反应发生。只有像我们的太阳这样的恒星才有自然条件不断地发出大量的光和热。恒星的巨大质量和重力可以结合等离子体,并在高温下继续核聚变。
可控核聚变目前面临的困难受控聚变的困难在于结合热等离子体,当然,地球没有恒星的引力。电流控制是磁约束聚变的有效途径和解决方案,如激光惯性约束等国际和国内已经开展了一些热核可控聚变反应堆实验研究,虽然核聚变研究的过程已有几十年,但尚未向许多技术挑战,乐观的说,从商业应用来看还有几十年的时间。
一旦实现可控核聚变,人类将进入一个新的发展时代当然,一旦实现可控核聚变,地球上的能源危机将不复存在。燃烧石油等碳基能源所产生的温室效应也将得到有效遏制。一些科学家现在根据能源使用情况对文明进行排名。所以一旦人类实现了可控核聚变,他们就可以利用装载核聚变引擎的宇宙飞船来实现星际旅行的目的,找到更多的资源,探索天空的秘密,我们的旅程就是星际之海。
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