时间:2023-02-11 14:29:54来源:搜狐
今天带来人类的终极能源核聚变的未来是什么「最终能源是什么」,关于人类的终极能源核聚变的未来是什么「最终能源是什么」很多人还不知道,现在让我们一起来看看吧!
在人口持续增长的地球上,如何获得人类生活所需的电力等能源一直是一个重要问题。虽然火力发电和核电主要用于发电,但作为未来发电技术人们正在开展基于“核聚变发电”的研究。以海水为燃料来产生能量并且对环境影响很小的聚变能技术是什么,将面临哪些挑战?本文将一一道来。
宇宙的“货币”是能量
有了能量,我们的房子被照亮了,我们可以生产食物并制造移动计算机
有几种方法可以从能量中获取电力。典型的是燃烧化石燃料的火力发电,使用核裂变的核能发电,以及利用阳光产生的太阳能发电......
所有这些都有缺点。火力发电厂排放肮脏的废气,核电厂产生高放射性的核废料。此外,没有太阳,太阳能发电就无法发电,目前还没有为阴天储存电力的机制。
然而,有些东西实际上具有无限的能量。那就是“太阳”。
为了获得这种无限的能量,人类能否在地球上创造太阳?
太阳之所以闪耀,是因为“核聚变反应”正在太阳内部发生。
在具有非常强重力的太阳中心,施加高压并且温度非常高。因此,构成物质的原子发生聚变反应...
等离子体状态与原子核(红色)和电子(蓝色)分离。
在处于等离子体状态的太阳中心,原子核和电子自由地飞来飞去。因为原子核有正电荷,所以它们通常会相互排斥。
为了超越这种排斥力,原子核需要以非常高的速度碰撞。
这里的“非常高的速度”意味着“非常高的温度”。在实际太阳的核心“核心”中,温度已经达到1400万到1500万开尔文(约合1400万到1500万摄氏度)。
像太阳这样的恒星体积非常大,内部压力非常高。
在因压力而产生高温的核芯中,原子核融合在一起并产生新物质......
那时,释放出非常大的能量。这种能量是热量,阳光,电磁波等。
而这种能量释放正是科学家正在开展研究的“新一代技术”。
然而,在比太阳更小的地球上,不可能用与太阳相同的机制来复制核聚变。因此,人类需要用另一种“智能”的方式创造一个类似于太阳的环境。
为了使等离子体的温度极高并实现核聚变状态,科学家们在很大程度上设计了两种方法。
其中之一就是所谓的产生强磁场来限制等离子体“磁场限制法”。
具有代表性的是将在法国建造的国际热核实验反应堆“ITER(Eater)”。ITER使用由液氦冷却的超导线圈来产生强磁场并将等离子体限制在其中。
在这个系统中,使用了一个非常接近绝对零度的超导线圈,它产生了人类可以知道的宇宙中最高温度的等离子体。
欧洲、日本、俄罗斯、美国、韩国、中国、印度正在联合推动对ITER的研究。
另一种方法是通过用强大的激光照射燃料来引起核聚变“惯性约束法”。
同时,通过将激光表面照射到燃料表面产生等离子体,待膨胀的等离子体被激光的功率压下并压碎到内部内爆中。这种机制是在此时产生的高温和高压中将燃料内部的轻元素融合。
为了与惯性约束系统进行核聚变,有必要从非常强大的激光器从各个方向以极高的精度照射燃料。
通过这种方法进行核聚变的研究正在世界各地进行,国家点火设施(NIF:国家点火设施),研究也正在日本进行。
除此之外,世界各地都在通过几种方法进行核聚变研究,但这些都是处于研究阶段。
它是一种正在研究产生能量的核聚变反应堆,但大多数现有的聚变反应堆产生的能量不超过运行所需的能量(=电)。换句话说,即使您通过将燃料(水果)作为材料挤入混合器......
获得的结果(=果汁)仍处于很少的状态。
自20世纪20年代左右以来,人们一直在研究核聚变,但尚未达到商业上可行的程度。此外,人们对其实用性持否定态度。该设施的建设需要巨额资金,目前尚不清楚是否可以收取这笔费用。
然而,如果聚变反应堆得以实现,那将是到目前为止最有效的能源来源。在海水成为燃料的核聚变反应堆中,您可以从一杯水中产生与一桶(约160升)油相同的能量。此外,由于没有二氧化碳等的排放,因此对环境的影响很小,这是一个很大的优点。
这是因为聚变中使用的燃料是由氢和氦组成的。这种氢气可以从海水中产生。
尽管如此,它是否是氢气并不重要。核聚变反应需要稳定的氢同位素、双氢(氘)和氚(氚)。
其中,海水中含有大量的氘,但氚有点麻烦。
氚具有放射性,其半衰期为12.3年。因此,辐射的影响是存在的。
此外,氚主要用于核弹。因此,氚是一种非常昂贵的材料。
因此,它不是麻烦的氚,而是氦3的氦同位素。
然而,氦3和氚一样稀有,因此在地球上获得足够的氦气并不容易。
引起人们注意的是环绕地球的卫星—“月亮”。
在月球表面,人们认为氦3是由于数亿年来接收太阳风而产生和存在的。
因此,还提出了通过收集月球土壤并创建一种用火箭将其运送到地球的机制来建造一个生产氦3的工厂的想法。
也有声音担心另一个人。核聚变就像在地球上制造一个迷你太阳一样。因此,虽然人们也担心由于突然释放大量能量而会发生大爆炸......
而事实上,核聚变发电厂被认为比任何其他发电方法都更安全。
核聚变反应堆与使用核裂变能量的核电站具有完全不同的特性。在核裂变反应堆的情况下,如果不进行适当的控制,将导致灾难性的破坏......
在核聚变反应堆中,正在通过磁力和激光进行“等离子体约束”。即使控制出现问题,当限制不再发生时......
等离子体自动消失,熔化所需的压力和温度丢失。因此,核聚变不会陷入失控的境地。
人们还对放射性氚的释放对环境造成的影响感到关切。
氚与氧气结合,变成具有放射性的水。它担心,如果这些水流向海洋等,对环境的破坏将受到伤害......
首先,氚的含量非常小,因此据信对环境几乎没有影响。
正如你所看到的,核聚变从更少的燃料中产生大量的能量,并且对地球更友好,所以你可以看到预期的是什么。
但是,主要问题是您不知道实现成本是多少。换句话说, 但这是真正的赌博是历史上前所未有的赌博,如果成功你可以获得巨大的回报。
因此,如果您想投资,那么投资已经建立的现有技术可能会产生更好的结果。
但是在某些情况下,可能会花费了大量预算,却留下了无法使用的遗产。
然而,如果结果安全获得无限的能量,那将是功德无量的。人类是否以这种方式挑战的“核聚变能”,这是值得赌一赌的未来吗?
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