可控核聚变如果实现了,人类社会会有什么变化?
的有关信息介绍如下:如果可控核聚变实现了,人类可能会更加谨小慎微地使用能量,因为我们的文明还不足以逃脱地球生态的自然选择,破坏地球的平衡意味着灾难甚至是灭亡。
如果能达到卡尔达肖夫指数的2级文明(2级文明能够利用行星所围绕的恒星所有的能量),但实际上我们离达到1级文明(1级文明能够利用行星的所有可用能量)还有几百年。核聚变如何释放能量聚变产生的能量来源于两个轻的原子核融合为一个重原子核时产生一点点的质量亏损,而这损失的一点点物质会变成巨大的能量释放出来,释放的能量是光速的平方倍(质能方程E=m*C^2)。
由于原子核都带正电,互相之间有静电斥力,在一般条件下核聚变是不会发生,只有在超高温、超高压的条件下才会发生。这样说小伙伴们可能很难想象核聚变的困难程度,目前人类已知熔点最高的钨只有3000多度,而核聚变想要发生温度需要达到数千万摄氏度,所以氢弹都是用原子弹引爆的,先通过裂变达到聚变的条件,再通过聚变放出更大的能量。
1968年苏联公布了一种基于托卡马克构型的磁约束核聚变装置,其内部的燃料可以达到惊人的800万度。
把核聚变燃料做成等离子体(即原子核和电子分离都可以自由流动),再用超强磁场约束等离子体,让它们悬空高速旋转而不跟容器直接接触就不会烧穿容器。点火时采用惯性激光约束点火,即点火时先把聚变燃料放在一个弹丸内部,再用很多束超强激光照射弹丸瞬间达到高温,弹丸外壁蒸发掉并把核燃料向内挤压。
自此,各国都开始纷纷建造自己的托卡马克装置,磁约束核聚变才开始走向研究正规。托卡马克装置的最大难题是惯性激光约束点火和磁约束相互矛盾聚变燃料如果处于静止,就很难不把容器烧穿;如果处于运动中,聚焦点火又变得困难。这就是可控核聚变难度如此大的原因。目前最先进的超导托卡马克装置核聚变持续时间也只能达到分钟量级。
由35个国家合作在法国南部建造的世界最大的托卡马克磁聚变项目ITER,集成和组装超过一百万个组件(一千万个零件),ITER建设始于2013年,2015年建造成本已超过140亿美元,预计将在2021年完成建设阶段,并与2025年开始等离子体实验,2035年开始进行全氘
- 氚聚变实验。
通俗一些讲就是到目前为止人类依然在可控核聚变的门槛外徘徊,似乎一只脚已经跳到门槛里,但距离真正的可控核聚变一直都还有50年(冻住了)。综上所述,核聚变很难实现小型化,只能转化为电能、热能等形式向外输送。耗费这么大人力、物力、财力、产地的工程所产生的电可能会比现在的电更便宜吗?但它确实可以永久性地解决地球上的能源问题,因为核聚变不会像裂变那样产生辐射。为什么过度使用能源会破坏地球的平衡导致灾难甚至是灭亡更多的能量,就意味着更多的高温和低温,这样会导致地球不可控的升温,虽然地球也在不断地向外散发热量,但地球还有大气层保温。
这种影响就像25亿年前能释放氧气的生物快速生产从而导致氧气大灾难一样。地球的环境要保持有序,从根本上说,还要保证“熵”不至于太大。所以,在获得大量能源的同时,还需要提高地球的散热能力,或者减少太阳的辐射输入。
“熵”是一个抽象的通过运算推导出来的量,其物理意义代表系统的无序程度。比如:蜡烛燃烧、冰块融化、酒精挥发、食物糜烂等都是熵增加的过程。而与之相反的过程是熵减。举个例子:火力发电过程是:燃料化学能→蒸汽热能→机械能→电能,通俗一些讲就是燃料的燃烧产生热能来加热水,然后再由水蒸气推动发电机来发电。在在这个过程中,热能转换成电能的效率只能达到39%左右(燃油汽车的转换效率不到30%)。
其中有相当一部分的能量在转换的过程中被耗散掉了,变成了震动、噪音、热辐射等等,这部分在转换过程中耗散的、无法再利用的能量就是“熵”。总结由此可见,文明的发展除了解决能源问题之外,还要寻求与我们赖以生存的地球和谐相处之道,至少至今我们还未找到适宜人类生存的第二家园。
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