文明升級能源需求巨大,核聚變並非終極選擇,未來出路在哪裡?

薛定諤的貓 2021/08/10 檢舉 我要評論
 

哇!真的第一次見哎,知識不會,衹是姿勢不對;科學凡此種種,用人話講才能聽懂

文/天空之城團隊

 

核聚變是人類目前正在開發的優質新能源之一,如果推上商業運用,將完全緩解現階段的能源危機,將人類文明推上一個新階段。於是,有人認為,核聚變能源的利用,是人類未來文明升級,走向深空的唯一出路。

這就值得商榷了。筆者認為,核聚變只是人類目前正在開發的一種高效能源,是人類迄今為止認識的質能轉換率最高的能源,但並不一定是未來人類最高級的能源。

可控核聚變實現的難點

所謂可控核聚變俗稱人造小太陽。這種叫法引起過許多人的誤解,以為所謂「人造小太陽」就是造出一個外觀像太陽,放射出耀眼光芒的球體。其實不是這樣,之所以叫做「人造小太陽」,是因為核聚變的內在運行機制是模仿太陽核心的氫核聚變。

太陽之所以源源不斷地發出光和熱,就是中心一直在不停進行著氫核聚變,每秒鐘有420萬噸的質量轉化為巨大能量,以電磁輻射的方式釋放到太空,我們地球也能夠分得一杯羹,這杯羹是太陽總能量的22億分之一。

可控核聚變的最大難點就是實現對高溫等離子體的控制,這種控制一是要約束住它,不讓其到處亂跑;二是要能維持源源不斷的聚變反應。要實現這個目標,首先就要解決容器問題,用什麼容器和方法能夠盛裝核聚變的高溫等離子體。

太陽核聚變是在3000億個大氣壓強和1500萬度高溫下,幾十億年來持續不斷進行的。而人類在地球上無法得到這麼高的壓力,就只能從溫度提升上做文章。

因此在地球環境下要實現可控核聚變,讓這個聚變源源不斷的進行,核聚變等離子體的溫度就要達到1億度以上。從目前的技術來看,人類製造出1億度高溫已經不成問題,但問題是這團億度高溫之火用什麼容器來裝住讓它不要亂跑呢?

我們地球所有的材料沒有能夠耐受1億度高溫的。已知熔點最高的物質是鉿合金,熔點可達4215℃;其次是單質碳,熔點在3500℃以上;熔點最高的單質金屬是鎢,熔點為3410℃。由此可見,地球物質耐高溫的能力太弱了,連1萬度都耐不了,別說耐1萬個1萬度的1億度了。

不管用何種物質做核聚變裝置的內膽,都無法裝住核聚變的火焰。當然這只是常人的眼光,科學家可不是常人,他們熟知並能應用幾百年來的科學發現和發明,找到了束縛核聚變高溫等離子體這匹野馬的方法,而且還不止一種。

這就是磁約束、重力約束、慣性約束。太陽就是依靠重力約束,巨大質量的壓力,將核聚變控制在核心進行;而地球沒有這麼大的重力,人類也沒有能力製造這麼巨大的壓力,只能採取其他約束 辦法。

現在普遍採用的是磁約束,就是通過製造一個磁場,將核聚變的等離子體中帶電粒子約束在裝置中心,不讓它接觸內壁和任何零部件,這種裝置主要有托卡馬克和仿星器裝置。

這樣,核聚變反應就能夠控制在容器中進行了。但理論與實踐是有距離的,當前需要解決的是能夠約束和持續穩定運行多久的問題,能夠轉化出多大的能量的問題。



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