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可控核聚變這次要有大突破?英國人模仿槍蝦的沖擊波,克服了大問題!

 孫丹陽 2022-05-13

人類社會發(fā)展至今,能源是非常重要的一環(huán),可以說如果地球上沒有充足的能源儲備供給人類,可能現(xiàn)在的人類社會都是另外一個樣子。

但是地球上的能源不是無限的,于是就有人提出可持續(xù)發(fā)展的理念,之后就有了風(fēng)能、太陽能等對地球沒有損害的能源利用。

但是對新能源的使用是需要一定的技術(shù)手段的,就比如核聚變,從理論上來講核聚變是完美的能源,但是人類因缺乏技術(shù)手段并不能利用核聚變?yōu)槿祟惿鐣┠埽驗槌杀具^于高昂,得不償失。而就在不久前,人類對核聚變的研究,有了新的靈感。

核能利用原理

核聚變和核裂變看似相差不大,但實際原理卻差了十萬八千里。

簡單來說,核聚變就是由較輕原子核轉(zhuǎn)變?yōu)楦氐脑雍?,核裂變就是由較重原子核轉(zhuǎn)變?yōu)楦p的原子核。

人類目前已經(jīng)能使用核裂變?yōu)樯鐣┠?,比如核電站,就是利用的核裂變產(chǎn)生的能源,目前核裂變的燃料主要為鈾235、钚239和鈾233等。

此外,由于鈾238和釷232是能夠轉(zhuǎn)換成易裂變核素的重要原料,且其本身在一定條件下也可產(chǎn)生裂變,所以習(xí)慣上也稱其為裂變?nèi)剂稀?/span>

1克鈾235完全發(fā)生核裂變后放出的能量相當于燃燒2.5噸煤所產(chǎn)生的能量。

而核聚變的原料主要是氫、氘和氚,氘、氚都是氫的同位素,原理就是讓兩個原子和相互碰撞,利用的就是碰撞中產(chǎn)生的巨大能量,在太陽內(nèi)部產(chǎn)生的伽馬射線光子,就是其內(nèi)部原子進行核聚變而產(chǎn)生的。

太陽釋放的能量非常巨大,可想而知可掌控的核聚變對人類來說意味著什么。

而人類在未來的幾十年內(nèi),如果沒有在研究核聚變時產(chǎn)生突破性進展,那么利用可控核聚變?yōu)槿祟惞┠芫陀行├щy了。因為地球上氫元素的同位素氚,目前在地球上只有幾公斤的儲量,可以說非常稀缺。

雖說人工產(chǎn)出氚并不難,但是也是需要相當?shù)某杀镜摹?/span>

對比于核裂變,核聚變不會產(chǎn)生相應(yīng)的核廢料,不用擔心日后的排放問題,也就不會對自然環(huán)境造成影響

并且其釋放的能量比核裂變更高,利用率也更高,風(fēng)險也更低,可控核聚變在反應(yīng)過程中更加容易人為干涉控制,產(chǎn)生核事故的概率非常小,所以如果有朝一日能夠有效利用核聚變,核裂變供能的時代也就過去了。

彈射聚變

大自然是人類的導(dǎo)師,人類科技手段的進步或者新發(fā)明的出現(xiàn),都是離不開大自然對人類的啟示作用的,核聚變研究的向前發(fā)展也是如此。

前不久一種新型聚變方式被世人所知,就是彈射聚變,這一名稱來源于一種蝦類——槍蝦

這類蝦僅僅有人類手指大小,但是槍蝦在面對威脅時,會使用自己的巨螯閉合向前發(fā)出一道“沖擊波”,并且這個波的時速高達96公里每小時,速度非常之快。

被沖擊波帶動的水與靜止的水之間發(fā)生相互作用,最終形成空氣水泡,這種空氣泡與沖擊波也能相互作用,并且能在瞬間坍塌。

但是就在那么一瞬間里,空氣泡中的蒸汽會被加熱到4700攝氏度,這個溫度已經(jīng)直逼太陽表面了,這就是根據(jù)一定范圍的空間壓強與聲波或能量波在速度上的高度碰撞,產(chǎn)生的效應(yīng)。

這就給科研人員帶來了啟發(fā),于是英國的一家公司組建了兩個大型的超級加速氣槍,相比于造價昂貴激光發(fā)射裝置成本可以說很低了。

其聚變原理就是通過加速槍的加速,為燃料加速到10倍音速以上甚至是20倍音速,然后經(jīng)過特制的彈射過程可產(chǎn)生微調(diào)的坍塌沖擊波,瞬時壓力較海平面大氣壓力高出近10億倍,可使嵌入的小型氘燃料芯塊以足夠高的速度自行內(nèi)爆,從而克服核排斥并開啟聚變反應(yīng)。

這種聚變可行性較高,而且相比于其它核聚變的方式,成本更是低了許多,也是英國這家公司旨在研究出一種商業(yè)化的核聚變方式來為人類供能。

并且這一技術(shù)更加的簡單,有朝一日可能這種方式真能被推廣然后造福人類。

可控核聚變對人類意義重大

這種絕對意義上的清潔能源,事關(guān)人類未來的長遠發(fā)展,所以說意義非常不一般,不僅能為人類提供穩(wěn)定高效的能量來源,還能改善地球的生態(tài)環(huán)境。

煤和石油會逐漸退出歷史舞臺,地球也會迎來修養(yǎng)生息的時代,人類想要不斷地進步就離不開能源的支持,如果耗盡地球現(xiàn)有的能量來源而沒有可替代的來源,等待人類的就只有滅頂之災(zāi)。

當然,在耗盡地球能源儲備之前人類也可能就已經(jīng)到了瀕臨滅絕的時候了。

可控核聚變還可能是人類開啟太空探索新時代的的一把鑰匙,核聚變?nèi)绻婺転槿祟愌芯客笍?,地球也就站在了第一宇宙文明之上了?/span>

而科學(xué)家也有推測,以世界上目前的研究速度和進展,商業(yè)化可控核聚變將在2050年左右開始施行,這對于我們來說并不遙遠,有朝一日可以看到人類過上更加高質(zhì)量的生活。

結(jié)語

科學(xué)技術(shù)是不會停滯不前的,總有一些人默默無聞矢志奮斗,不斷攻堅一個又一個困擾人類的世界性難題,但是從細枝末節(jié)出發(fā),往往會帶來意想不到的驚喜,一“槍”搞定,就是如此。

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