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为什么核聚变被称为能源圣杯?

为什么核聚变被称为能源圣杯?

作者: AlleSpace | 来源:发表于2022-12-26 21:31 被阅读0次

    原因很简单,因为它能量高又干净安全。

    核聚变不是核裂变,现在的核电站使用核裂变。即一个较重的原子核分裂成几个较小的原子核,然后在这个过程中释放能量。核聚变是几个较轻的原子核,聚合成较重的原子核,在这个过程中释放能量。

    与核裂变相比,核聚变产生的能量要高得多。按照目前使用的材料,核聚变产生的能量大约是核裂变的4倍。大约1克原料,足够一个人用好几辈子。而且核聚变产生的核废料半衰期非常短,很快就会消失。即使反应堆泄漏,聚变也无法在外部环境中继续。说白了,几乎没有核泄漏的风险,所以被称为清洁能源的未来。这就是“能量圣杯”这个术语的由来。

    你看,太阳之所以有这么高的热量,是因为核聚变。那么,如何才能人为触发核聚变呢?首先,你需要巨大的能量输入。例如,太阳的内部温度为1500万摄氏度。然而,这个温度不足以启动核聚变。所以也需要高压。太阳为核聚变的发生提供了巨大的压力。

    虽然不像太阳那么有压力,但人类可以用热量来弥补。目前人类已经能够产生上亿摄氏度的高温,足以引发核聚变。

    然而,仅有能量是不够的,因为即使有足够的能量来引发核聚变,你也必须能够捕获这种反应物。这个过程用专业术语叫做约束。这个过程很复杂。我们简单打个比方。比如你激活了一匹马的野性,让它充满活力。但是,如果你克制不住,它就会跑掉,不为你所用。这是核聚变目前要克服的技术难题,约束。

    如何实现约束?有几种方法。首先是重力,也就是根据重力,如果你的质量足够大,就可以吸收反应物。太阳依靠重力。但显然,人类无法达到太阳那么大的引力。其次,利用磁力。就是用磁力把反应物托住,使其无法逃逸。这是目前最主流的方法。我国正在研发的受控核聚变使用的是磁约束。特别是我国正在研究的受控核聚变,俗称人造太阳能技术,在全世界已经处于非常先进的水平。

    还有第三种,叫惯性约束。这是LLNL这次用的技术。这个原理更有意思。简单来说就是通过激光照射为反应物提供能量。为什么叫惯性约束?我们大概可以这样理解。用激光射反应物,就像你突然从马身上拿了一根鞭子。马在那一瞬间产生了巨大的能量,同时,因为鞭子的缘故,它必须奔跑。但是因为你动作快,这一鞭抽过去,马还没反应过来,就保持了原来的惯性状态,你已经把能量收了。

    面对新技术,最好的姿态,就是坚定地想象一个小变量,它长大了会是什么样子。

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