核聚变发电的应用价值
目前人类财富的价值构成中,极大部分是能源的成本耗费所构成的,因此如果我们能够成熟地掌握核聚变能,就将可以源源不断地为人类提供非常廉价的能源(尽管目前为研制核聚变能而耗费巨大资金)。到时人类产品中的能源价值构成将非常低廉,产品价值将非常低廉,从而开启了一个“无价值财富时代”。 这个时代据估可以持续数亿年,“将使人类未来数亿年甚至数十亿年的能源问题得到彻底解决”。鉴于人类产品并不单纯用能源,还需要其它方面的材料,所以我们可以将这个时间缩短100倍,仍然有几百万年呢?可见,人类的最大未来就在于核聚变能的开发。 期望这一天早日到来!在这个“无价值财富时代”,人类的生活将真正的安宁和谐,因为因财...全部
目前人类财富的价值构成中,极大部分是能源的成本耗费所构成的,因此如果我们能够成熟地掌握核聚变能,就将可以源源不断地为人类提供非常廉价的能源(尽管目前为研制核聚变能而耗费巨大资金)。到时人类产品中的能源价值构成将非常低廉,产品价值将非常低廉,从而开启了一个“无价值财富时代”。
这个时代据估可以持续数亿年,“将使人类未来数亿年甚至数十亿年的能源问题得到彻底解决”。鉴于人类产品并不单纯用能源,还需要其它方面的材料,所以我们可以将这个时间缩短100倍,仍然有几百万年呢?可见,人类的最大未来就在于核聚变能的开发。
期望这一天早日到来!在这个“无价值财富时代”,人类的生活将真正的安宁和谐,因为因财富稀缺所形成的生存竞争大大减少了,每个人都可以近乎无偿获得他所想要的必需品。首先要说的是,目前人类的技术离受控核聚变发电差的实在太远了,现代物理学已清晰的揭示出了这一点。
能产生能量的核聚变原料很多,轻核子都可以,但问题是产生的条件。核聚变发生条件有3种:1、巨大的密度。以恒星为例,恒星的核聚变是靠万有引力引发的,当引力将空间中的轻元素主要是氢和少量的氦紧紧压缩到一定程度时,核子间的电磁斥力不足以对抗万有引力,核子就会直接碰撞接触并发生融合,这个过程就是核聚变。
这个方法,在地球上不现实,万有引力与质量相关,巨大的引力所需的质量只有恒星才具备,技术上不可模拟。2、极高的温度。热力学定律揭示了物质的热运动速度与温度正相关,任何高于绝对零度的物质都会发生热运动,而运动中的核子只要速度、方向都满足一定条件就可以发生碰撞而产生核聚变,这是在任何高于绝对零度的温度下都可能发生的,只是在一定温度以下发生的几率可以忽略不计。
只有当温度高到一定程度之后,在特定密度下足够多的核子以极高的速度运动,使碰撞必然发生时核聚变反应才能持续下去,氢弹就是这样的原理。氢弹用原子弹引爆,氢弹的核原料是氘和氚,这是具有最低临界温度的核聚变原料,原子弹爆炸时产生的温度超过了一定密度下氘和氚的聚变临界温度,于是氘氚的核聚变得以持续发生并释放出大量能量。
不过用高温法实现核弹容易,发电就麻烦了,发电用的核聚变不能用原子弹引发,只能用特殊的设备实现如托卡马克装置。问题是,目前的技术条件下,加热到足以引发持续并且安全的核聚变临界温度并维持它所需的能量比核聚变本身产生的能量高多了,靠核聚变本身维持这个温度所需的反应程度却又不可避免的导致爆炸,所以业界预言,至少50年内没有可能在这个方向上取得突破。
3、量子隧道效应。前面提到,任何温度高于绝对零度的物质都会存在热运动,而核子发生聚变反应的前提是粒子本身的动能大于“库仑屏障”,这样运动中的核子才能突破电磁斥力发生碰撞并因“强作用力”使核子融合而产生核聚变。
在低温下,大量粒子中会有极极极……少数的动能高到可以突破“库仑屏障”而发生聚变反应的粒子,但还有些动能不够突破“库仑屏障”的低速粒子突然“莫名其妙”的突破屏障,这就是量子隧道效应。如果说高温法是越过一座巨大的高山,量子隧道效应就是直接钻山洞了,二者对能量的需求差异显而易见。
不过在常温下,量子隧道效应带来的核聚变发生率还是太低了,打个形象的比方:本来你要在全中国的沙滩上找一颗特定的沙,通过量子隧道效应,现在你只用在海南岛的沙滩上去找了,这无疑是巨大的概率提升,但还是实在太低了,氦3就是在这种情况下被炒做的。
氦3是氦的一种同位素,可以做核聚变燃料,太阳风中大量存在,是太阳核聚变的产物,月球无磁场表面也无大气所以得以大量沉积。氦3之所以受到关注,一方面是因氦3的核聚变反应是最干净的,另一方面其聚变产物都是带电粒子,能量转换容易且效率高,更可以直接做宇航发动机,所以备受关注。
前几年,美国有科学家利用一种装置IEC实现了常温下的氦3核聚变,于是新闻界一片沸腾,以为核聚变能发电了,其实这只是一个巨大的误解,说明普通民众包括新闻界对高能物理学知识的理解太过贫乏,所以才会有这种贻笑大方的事情出现。
,是一种跟托卡马克一样具有几十年历史的老装置,利用很强的静电场(十万到百万伏特量级)约束已去掉电子的带电核子,并在电场的作用下高速运动并反复振荡而发生碰撞引发核聚变反应。原来这个装置也是为氘氚聚变设计的,新闻中提到的那个美国科学家在上面实现了氦3核聚变。
咋看上去这似乎是个方向,但真了解IEC的结构和原理就会明白,IEC靠的是静电场约束,参与反应的只能是带电粒子,而且要么只能约束带正电的粒子要么只能约束带负电的粒子,而大量带电粒子聚集在反应区会使带电粒子间的电磁斥力大增,到一定程度后,即使大大提高电场强度而使能耗大增,而聚变反应程度却不能再增加了,这是个致命的缺陷,注定了反应率不可能很高,其结果必然造成输出能量远小于输入能量,还不如托卡马克的效率,更无法比拟其规模,在核聚变发电应用方面应该没有任何前途。
当然IEC也有实用价值,不是用作发电,而是可以用作便携式的中子、质子发生器等。“科学”这个东西对待它不能有丝毫的含糊,否则最终糊弄的只能是自己。收起
