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核聚变技术的实现,会给人类带来什么?

by 会长

“核聚变研究”又称“人造太阳工程”是人类迄今最伟大的联合攻关科研工程。这项工程事关全人类的前途命运。如若成功,人类将一劳永逸地拥有几乎用之不尽的清洁能源。最近,包括我国在内的一些国家在这一领域都取得重大进展。特别是美国加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室科学家在核聚变中实现了里程碑式的进展——聚变反应堆产生的能量首次超过用于触发反应的能量—-“净能量增益”。这一重大科学突破具有里程碑意义,让“人造太阳”从实验室走向人类的日常生活迈出了一大步。下面的科普文章可以帮助大家更好理解这项伟大的工程。

—-福建省技术市场协会2022年12月20日

核聚变技术的实现,会给人类带来什么?科学家:革命性的变化

在人类进入科技时代之后,能源一词不断被人们提起,可以说,科技跟能源是紧密相联的,科技的突破,会带来能源的革命性变化,同时,科技的发展也需要能源的支持,没有了能源,科技会停止不前,甚至人类也无法生存下去。

可能有朋友认为,能源是科技出现之后才现身的,可事实上,从人类诞生的那一天起,我们每天都在跟能源打交道。只 不过,古人对于能源的应用非常初级,只能够用现成的,例如:将野外的各种柴火收回来烧火,做饭等。

更高级的能源应用是人类走上科技时代之后才开始的,例如:将石油不断提炼出汽油,柴油等各种能源,满足人们不同的生活需求,用煤炭来发电,转化为电能,满足人们用电需求等。

科技让能源实现了转化,丰富了人们的能源应用,正是有了科技的帮助,过去那些被古人弃之不用的石油,煤炭等才能够登上历史舞台,要知道,石油和煤炭早在古时候就被人们发现了,只不过,古人无法利用它们,认为那是有毒的物质,根本不能用。

人类走进科技时代已经有200多年,在这段时间里,虽然科技日新月异,但是在能源应用方面,我们并没有太大的突破,基本都围绕着石油,煤炭等这些不可再生资源。

200多年的科技时代,是一场场能源的革命,可是这些能源不管如何变化,都是在利用不可再生资源,并没有革命性的突破。随着科技的飞速发展,人类对于能源的需求越来越大,而不可再生资源的储量是有限的,一旦用完了,人类怎么办?

更何况,这些不可再生资源在应用的过程中,还会产生一个很大的作用,那就是环境污染,近100多年的岁月里,科技的飞速发展带来了越来越严重的环境问题,尤其是温室效应带来的全球变暖越来越明显,如今的南北极都成为了人们的旅游胜地,可见地球最寒冷的两个地方,现在也没有那么冷了。

全球变暖带来的问题会越来越多,有可能最终会让地球无法适应人类的生存,霍金曾经预言:地球留给人类的时间可能只有数百年了。不管是不可再生资源的储量有限,还是资源带来的环境问题,都让我们意识到,人类要摆脱未来面临的困局,只有研究出一种更高级的能源,取代过去的传统能源。

什么样的能源能够取代传统能源?科学家想到了核聚变。我们都知道,宇宙中有数不尽的恒星,而每一个恒星就是一个可控核聚变反应堆,它们将宇宙中大量存在的氢元素转化为更重的元素,丰富了宇宙的元素构成。

早在半个多世纪前,科学家发现核能的时候,已经开始研究探索可控核聚变,如今半个多世纪过去了,人类在可控核聚变的道路上已经取得了一些成就,可是这些成就离真正的商用还有很长一段路要走,前几日,美国能源部宣布,他们的科研人员在核聚变能源方面取得了重大突破,首次成功制造出了“净能量增益”的核融合反应。

这个“净能量增益”的核融合反应可以让实验产生的能量比投入的能量多50%以上,这的确算得上一个重大突破,可是真正要实现商用还差得很远,根据科学家的估计,人类要实现可控核聚变商用,最少还需要数十年,这是理想状态下,如果研究之路不顺利,可能数百年之后才有希望实现。

为什么人类的未来离不开核聚变?核聚变带给人类的变化将是革命性的,我们可以从多个方面来探讨一下。

首先,核聚变是一种非常清洁的能源,虽然不是100%清洁,但是相比我们现在的能源要清洁很多,它不会像核裂变产生大量的放射性废物。

核聚变是核能的另一种高级模式,在整个过程中,基本不会有放射废物的产生,不会对地球的生态环境造成污染。我们可以想象到,一旦人类用核聚变完全取代了现有的能源,那环境问题背后最大的二氧化碳难题就解决了,全球的温室效应也会逐渐回归正常。

没有了全球变暖的担忧,地球的生态自我修复能力会一步步发挥作用,或许用不了多久,地球将会再次变得蓝天白云,新鲜的空气,鸟语花香的世界,带给人们的不仅仅是舒适,更多的是健康,那个时候,人类的平均寿命也会大幅增加,人类的生活会更加美好。

其次,核聚变的原料非常丰富,不管是哪种能源的应用,都需要资源的供应。不可再生资源是有限的,用完就没有了,所以它们注定无法长久维持。

可是核聚变的原料却不用担心,我们从恒星核聚变可以看出,核聚变的原始原料就是宇宙中无处不在的氢元素,而氢元素的一个重要组成物质则是水,地球上70%的面积都被海洋覆盖。

核聚变的主要原料丰富而廉价,我们可以从海水中提取“氘”,根据地球目前的海水储量,提取出的“氘”可以满足人类使用上亿年。

这仅仅是地球上水的储量,而在宇宙中,水其实并不稀缺,我们以太阳系为例,离太阳近的行星,受到太阳风的影响,水是比较稀缺的,目前的宜居带内,地球有丰富的水资源,火星只有两极有少量的水冰,而金星上基本没有水。

出了宜居带,太阳风的影响在减弱,水也变得越来越大,根据目前的观测发现,木星和土星的多个卫星表面都被冰层覆盖,在冰层之下有丰富的液态水资源,这些卫星的水资源储量远远超过地球。而在更加遥远的太阳系边缘,有着丰富水资源的星球更是多不胜数。

可以说,我们完全不用担心,核聚变没有原料可以用,地球的用完了,我们可以到宇宙中开采,到处都是,更何况,核聚变的水原料只是初级核聚变要应用的,更高级的核聚变可以用石头,”流浪行星”中的冷核聚变,原料就是地球上的石头。

最后,核聚变的能量强度更高,有希望让人类成为星际文明。传统的能源不管如何转化,进行几次能源革命,能源所携带的能量强度都是有限的,这是能源本身所决定的,外力无法改变。

我们现在要进入太空探索,需要火箭将飞船或者探测器送入太空才可以,而探测器所用的能源能够达到的速度也非常有限,探测器要进行远航,都需要通过行星的引力加速才可以。

目前,人类最快的探测器是帕克太阳探测器,速度能够达到光速的千分之一,之所以如此快,还是太阳引力加速的结果。我们想要探索整个太阳系甚至是走出太阳系,速度是最重要的,没有速度的优势,一切都是空谈,更不要说星际殖民了。

而要实现更快的速度,就需要更强大的能量转化,传统的能源根本不行,只有核聚变才可以。核聚变产生的能量强度是非常高的,制造出的核聚变动力有希望将飞船的速度提升到亚光速,有了这个速度,不仅可以轻松探索太阳系,而且还可以初步走出太阳系,探索周边的星系。

通过以上的这些探讨,相信很多朋友也认识到,核聚变对于人类有多么的重要,它不仅决定着人类的生存命运,而且还决定着人类在宇宙中探索的视野大小。人类现在所面临的各种难题:环境恶化,全球变暖,地球能够生存多久等,都是可以用核聚变来解决的。我们期待着,可控核聚变真正实现的那一天。

免责声明:本文来源自科学探索说,经网络转载,福建省技术市场协会整理发布,版权归原作者所有,如涉及版权,请联系删除。

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