你有没有思索过,我们这代人或许正处在人类能源史的关键时候?我们为油价的每回变化操心,还探讨电动车的续航以及充电桩的遍及情况,但往后某一天回顾,或许就如同蒸汽时代的人争辩哪匹马跑的快一样,虽有意义却肯定会被遗忘。
你驾驶着一辆车子,它所使用的燃料既不是汽油也不是电,而是从海水中提取的物质,重量仅有一百克,差不多像两颗鸡蛋的重量,那么,这辆车可以载着你行驶多远,答案是二千二百五十万公里。
也就是说,你可以绕地球赤道跑575圈,或者在地球与月亮的间轻松跑30个往返;就算你把这车开到报废,那100克燃料可能都用不完。
这事听着好像呢天方夜谭,但实际上并非如这其背后是依据严谨物理学计算的,也是科学家们苦苦探寻70多年的终极能源梦想可控核聚变。
可控核聚变是仿照太阳发光发热的原理太阳的内核始终在开展一场壮观的暴力美学:将最轻的氢原子在超高温高压下硬撞到一块儿,聚变成更重的氦原子,在这个进程中,有一小部分质量会消散,而且依照爱因斯坦闻名的质能方程(E=mc²)转化成庞大能量。
科学家们想要在地球上打造一个金属太阳他们所用的原料是氢的兄弟,也就是氘和氚海水中氘的储量十分丰富,用的不尽;氚虽然数量稀少且有一定放射性,但也能够通过技术获取到。
要是这个梦实现了,那意味着什么?意味着我们能源被卡脖子的情况会彻底解决,不用再运用脏兮兮的化石燃料,也不用再担心核裂变(当下核电站的原理)发生的那些让人不安的、得连续好几万年的高放射性核废料了。
要让氘与氚相互碰到一块儿,得把它们加热到一亿摄氏度以上,这比太阳核心的温度高出很多倍,在这样高的温度下,所有事物都变成了等离子体,也就是那种格外狂暴不受管束的能量状态。
人类想出了两个极厉害的办法来管束,这团小太阳,防止它烫坏容器的任何部位:
前苏俄科学家创造的托卡马克装置,运用很强的环形磁场,打造出一个无形的鸟巢,让等离子体悬浮在半空中当下世界上最大的国际合作项目ITER(在法国,耗费超200亿欧元),还有中国合肥那台缔造1亿度燃烧1000秒世界纪录的东方超环,都是朝着这个方向开展的。
美利坚科学家换了个法子,用数百束超强激光,仿佛一个大汉从四周同时用拳头砸过来,瞬间挤压并且引燃了燃料,2022年,美国的国家点火设施,(NIF)用了这个法子,具有里程碑意义地实现了能量的净增益,输出的能量终于是比点火用的激光能量多了。
尽管NIF的成功仅是短暂的片刻,但这意味着,从理论来讲,这路是行得通的,
数值背后展现的是纯粹物理现象,当一百克氘氚燃料进行聚变反应时,大概百分的0.7的质量,也就是0.7克,会转化成纯能量,依据E等于mc平方这个公式,这0,7克质量可以释放出高达六十三万亿焦耳的能量。
这等同于180万升汽油燃烧释放的所有热量,假定一辆普通家用轿车,每一百公里的油耗是8升那么,这180万升汽油,能让它行驶2250万千米。
在实际生活里,你没法把一个如同体育馆般大、重达数万吨的ITER反应堆塞进,汽车的后备箱并且能量转换效率也不可能是百分百。
就算我们把价格降了又降,可剩余的里程数,仍然是现在我们任何交通工具都达不到的“传奇,
先别太兴奋,在给你的汽车安装聚变引擎的前,我们还有好几个大难题得解决,
怎样把如同庞然大物的反应堆缩小到可用于商业的尺寸?像美国的CFS这类私营企业,正在试着用具革新性的高温超导材料来解决这个问题。
聚变不会如核裂变那般出现熔毁情况,仅仅一亿度的高温等离子体,与中子辐射得绝对可靠地屏蔽起来,
ITER项目耗费了200亿欧元,商用电站的成本仍然颇高,预计到2040年的后才有可能出现,我们离那样充一回电就能用很久的时代,大概还有10到20年。
可控核聚变,它解决的可不止是汽车续航的事情它可以给我们的城市提供用不尽的洁净电力,能够低成本淡化海水进而让沙漠变为绿洲,也是至还能给飞向更远深空的星舰提供连续的动力。
这场持续70年的服日长征,正以史无前例的速度靠近结尾,我们这一辈人极有或许亲眼目击能源自在的到来,到那时候,我们现在所做的统统都将成为走向阿谁巨大时代的荣耀前奏。