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有望实现可控核聚变?英国公司模仿枪虾的冲击波,克服大问题

添加时间:2024-01-30

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人类社会发展至今,能源是非常重要的一环,可以说如果地球上没有充足的能源储备供给人类,可能现在的人类社会都是另外一个样子。

但是地球上的能源不是无限的,于是就有人提出可持续发展的理念,之后就有了风能、太阳能等对地球没有损害的能源利用。

但是对新能源的使用是需要一定的技术手段的,就比如核聚变,从理论上来讲核聚变是完美的能源,但是人类因缺乏技术手段并不能利用核聚变为人类社会供能,因为成本过于高昂,得不偿失。而就在不久前,人类对核聚变的研究,有了新的灵感。

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核能利用原理

核聚变和核裂变看似相差不大,但实际原理却差了十万八千里。

简单来说,核聚变就是由较轻原子核转变为更重的原子核,核裂变就是由较重原子核转变为更轻的原子核。

人类目前已经能使用核裂变为社会供能,比如核电站,就是利用的核裂变产生的能源,目前核裂变的燃料主要为铀235、钚239和铀233等。

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此外,由于铀238和钍232是能够转换成易裂变核素的重要原料,且其本身在一定条件下也可产生裂变,所以习惯上也称其为裂变燃料。

1克铀235完全发生核裂变后放出的能量相当于燃烧2.5吨煤所产生的能量。

而核聚变的原料主要是氢、氘和氚,氘、氚都是氢的同位素,原理就是让两个原子和相互碰撞,利用的就是碰撞中产生的巨大能量,在太阳内部产生的伽马射线光子,就是其内部原子进行核聚变而产生的。

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太阳释放的能量非常巨大,可想而知可掌控的核聚变对人类来说意味着什么。

而人类在未来的几十年内,如果没有在研究核聚变时产生突破性进展,那么利用可控核聚变为人类供能就有些困难了。因为地球上氢元素的同位素氚,目前在地球上只有几公斤的储量,可以说非常稀缺。

虽说人工产出氚并不难,但是也是需要相当的成本的。

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对比于核裂变,核聚变不会产生相应的核废料,不用担心日后的排放问题,也就不会对自然环境造成影响。

并且其释放的能量比核裂变更高,利用率也更高,风险也更低,可控核聚变在反应过程中更加容易人为干涉控制,产生核事故的概率非常小,所以如果有朝一日能够有效利用核聚变,核裂变供能的时代也就过去了。

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弹射聚变

大自然是人类的导师,人类科技手段的进步或者新发明的出现,都是离不开大自然对人类的启示作用的,核聚变研究的向前发展也是如此。

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前不久一种新型聚变方式被世人所知,就是弹射聚变,这一名称来源于一种虾类——枪虾。

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这类虾仅仅有人类手指大小,但是枪虾在面对威胁时,会使用自己的巨螯闭合向前发出一道“冲击波”,并且这个波的时速高达96公里每小时,速度非常之快。

被冲击波带动的水与静止的水之间发生相互作用,最终形成空气水泡,这种空气泡与冲击波也能相互作用,并且能在瞬间坍塌。

但是就在那么一瞬间里,空气泡中的蒸汽会被加热到4700摄氏度,这个温度已经直逼太阳表面了,这就是根据一定范围的空间压强与声波或能量波在速度上的高度碰撞,产生的效应。

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这就给科研人员带来了启发,于是英国的一家公司组建了两个大型的超级加速气枪,相比于造价昂贵激光发射装置成本可以说很低了。

其聚变原理就是通过加速枪的加速,为燃料加速到10倍音速以上甚至是20倍音速,然后经过特制的弹射过程可产生微调的坍塌冲击波,瞬时压力较海平面大气压力高出近10亿倍,可使嵌入的小型氘燃料芯块以足够高的速度自行内爆,从而克服核排斥并开启聚变反应。

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这种聚变可行性较高,而且相比于其它核聚变的方式,成本更是低了许多,也是英国这家公司旨在研究出一种商业化的核聚变方式来为人类供能。

并且这一技术更加的简单,有朝一日可能这种方式真能被推广然后造福人类。

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可控核聚变对人类意义重大

这种绝对意义上的清洁能源,事关人类未来的长远发展,所以说意义非常不一般,不仅能为人类提供稳定高效的能量来源,还能改善地球的生态环境。

煤和石油会逐渐退出历史舞台,地球也会迎来修养生息的时代,人类想要不断地进步就离不开能源的支持,如果耗尽地球现有的能量来源而没有可替代的来源,等待人类的就只有灭顶之灾。

当然,在耗尽地球能源储备之前人类也可能就已经到了濒临灭绝的时候了。

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可控核聚变还可能是人类开启太空探索新时代的的一把钥匙,核聚变如果真能为人类研究透彻,地球也就站在了第一宇宙文明之上了。

而科学家也有推测,以世界上目前的研究速度和进展,商业化可控核聚变将在2050年左右开始施行,这对于我们来说并不遥远,有朝一日可以看到人类过上更加高质量的生活。

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结语

科学技术是不会停滞不前的,总有一些人默默无闻矢志奋斗,不断攻坚一个又一个困扰人类的世界性难题,但是从细枝末节出发,往往会带来意想不到的惊喜,一“枪”搞定,就是如此。

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