1億攝氏度運行101秒,人造太陽迎來突破,人類可控核聚變要來了?

當今,人類主要使用的能源是 化石燃料,這些化石燃料是地球與太陽經過上億年反應而成的,但隨著人類的不斷發展,燃料消耗的速度也在不斷加快。

據專家預測,現存的化石燃料僅夠人類再使用兩百年,而這些化石燃料又是不可再生的。那麼當燃料耗盡,我們不再擁有煤炭和石油的時候,就要走向滅亡嗎?

國際新能源研究的主要方向給出了答案—— 「人造太陽」,它能讓我們在不久的將來擁有取之不盡用之不竭的能源。

不是太陽,勝似太陽

人造太陽並不是在天上再製造一個太陽,而是一種受控熱核聚變反應堆,之所以把它叫做人造太陽,是因為能量產生的原理與太陽相同,都屬于氫元素核聚變。

但不同于原子彈與目前核電站內的鈾和鈈,人造太陽核聚變過程中的 「核」指的是質量較小的原子,主要是氫元素,以及它的三種同位素,氕氘氚。

在物理學中,原子核由不帶電的中子和帶正電的質子組成,因為兩個原子核都帶正電,所以會互相排斥,但當原子核靠近達到一定距離時,強核力就會在兩個原子核之間產生,當強力壓倒電磁力後,原子核彼此就會發生碰撞結合,兩個較輕的核會變成一個較重的核,在此過程中產生的質量虧損,就是核聚變能量的來源。

但可控核聚變並不容易

目前的氫彈雖然屬于核聚變,但它的能量釋放過程太短,無法轉化為電能,當前國際研究的可控核聚變實現方式主要有兩種: 磁約束核聚變和鐳射約束(慣性約束)核聚變。

上面我們講到,要使強核力壓過電磁力並觸發核聚變,就必須有超高溫或超高壓,例如太陽的中心溫度達1500萬攝氏度,還有因質量巨大而產生的向內坍縮的超高壓力,約達到3000億個標準大氣壓,但這樣的壓力只有在恒星內部才能實現,在地球上根本無法製造出這麼高的壓力環境。

于是壓力不夠溫度來湊,目前的中國的托卡馬克裝置內溫度達到了1億攝氏度,並且能將1億攝氏度的聚變環境維持超過100秒, 美中不足的是這100秒內輸出的能量小于輸入的能量,因此並不能用來發電。

人造太陽的終極意義

在全球加緊研究步伐的趨勢下,可控核聚變永遠只剩50年的魔咒大機率會被打破,現在已經有很多物理學家斷言,2050年左右人類就能掌握可控核聚變技術,隨之而來的就是從海洋中大批量提取聚變燃料,最後可控核聚變反應堆產生的電能,將讓電變得和空氣一樣無處不在,取之不盡用之不竭。

換句話說,可控核聚變就意味著無限能量,到時以可控核聚變為能量來源的飛船,速度也將達到光速的百分之一甚至十分之一, 也就是每秒3000公里到30000公里,這個速度足以讓人類文明擴張到整個太陽系,而木星作為太陽系內質量和體積最大,同時也是氫元素最多的行星,將成為人類文明最大的能源基地。

在可以預見的未來,從地球出發前往木星的飛船,將以木星為跳板航向星空深處,甚至是太陽系之外。


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