可控核聚变还在研究中,并没有实现。要实现它是非常困难的。可控核裂变已经实现了。但是裂变材料在地球上是稀有金属。所以可控核裂变可能几百年就没有。各有各的优势,一个造价成本低,一个原料成本低。不受控的核聚变就是氢弹,这个已经没问题了。但受控的核聚变还不行。有两个原因。一是聚变反应的速率无法控制。核电站是受控核裂变反应。反应速率靠控制反应时产生的中子数量来实现。想让反应进行得快一点,就把中子吸收剂抽出来一点,中子多了,反应速率就加快了。想让反应进行得慢一点,就把中子吸收剂多放进去一些,中子少了,反应就进行得慢了。当把中子吸收剂完全放进去时,所有中子都被吸收了,裂变反应就基本中止了。但聚变反应就不一样。聚变反应需要极高的温度和极大的物质密度。一旦达到反应条件,靠什么来控制反应速率呢?既要保持上千万度的反应温度,又要只让一部分氢核相互反应,另外大部分氢核不反应,现在还没办法。二是找不到放置核聚变反应的容器。聚变反应需要上千万度的反应温度,又要保持极高的物质密度,而且一旦反应开始进行,产生的能力会使内部压力急剧升高。那把聚变反应放在哪里进行呢?有什么东西能把正在反应的氢燃烧装进去,既能在上千万度的温度下不熔化,又能承受反应时内部巨大的压力呢?至少在现在,还找不出这样的材料。有人设想用极强的电磁能把反应限制在一定的体积内,但目前还实现不了。所以,目前受控核裂变反应还无法实现。
人类已经可控核裂变了,为什么还要研究核聚变,是还不够用吗?
人类已经可控核裂变了,为什么还要研究核聚变呢?
实际上,核裂变与核聚变之间,除了失控反应下都会炸出蘑菇云外,其他方面是没有一点儿相同之处的。从全球范围内来看,当前正在运行的核电站共有440座,当然,这些核电站全部都是核裂变反应堆。全球核电站的总发电容量超过350千兆瓦,占发电总量的约16%,这些都是可控核裂变的产物。要想回答人类既然有了可控核裂变,为什么还要研究核聚变?我们就要先了解一下,什么是可控核聚变?它与核裂变之间有什么区别?
简单来说,就是可控核聚变比可控核裂变那是厉害太多了多了,他们之间最大的区别就在于,可控核裂变无法从根本上解决人类发展进程的能源危机问题,而可控核聚变就能从根本上解决人员危机问题。实际上,人类对能量的认识和利用是逐步推进的,这与人类的科技水平是密不可分的,随着科学技术水平不断提高,人类对能量的认知程度也就越来越清楚,
在远古时代,人类的祖先们茹毛饮血,连最基本的能源都不知道是什么东西。当雷击引发山火,猿人们从最开始的害怕敬畏,到拣拾品尝到火中烧烤的野味美味,对火渐渐有了认识,开始知道燃烧的害处和好处,从此开始了人类对能源的认识利用之旅。
千万年来,人们从烧柴草煮饭,到烧煤获取动力,再到燃油,电气时代,这标志着人类从古代的柴草时代跨入了如今的科技时代,人类文明也是从蛮荒黑暗,迈进到现代光明阶段。随着科学技术的发展,人类对能源的需求量越来越大,而煤炭、石油等资源都是不可再生资源,这些资源都是经过亿万年的地下演化才形成的,储量是有限的,用一点就少一点,在一个相当长时期是无法再生,这一点,当前的人类是有着清醒认知的。
所以,当代人类就开始寻找替代能源,对发现和开发新的更高效能源要求越来越迫切,就在这个关键的时刻,爱因斯坦的质能方程理论应运而生,可以毫不夸张的说,质能方程为人类开启能源宝库提供了一把金钥匙。因为,爱因斯坦狭义相对论发现了质能方程,这个理论对质量的属性进行了新的探讨和定义,在人类发现质量守恒的基础上,进一步推演出了质能守恒定律,并指出在一个孤立系统中,所有粒子的相对论静能与动能之和在相互作用中保持不变,物体的质量就是所含能量的量度,质量和能量可以等价互换。从此,质量与能量有了确定的当量关系。
按照质能方程式测算,1千克物质如果全部转换成能量,可得9亿亿焦耳的能量,相当于250亿度电,或者约2151万吨TNT黄色炸药,也就是21枚百万吨级核弹爆炸威力,正是按照这个理论,美国在1945年成功研发出了原子弹,这也使得人类开启了核能利用的新时代。当然,这个时期研发出的原子弹属于不可控的核裂变,因为,原子弹的能量释放一瞬就没有了,为了能够有效收集和裂变的能源,科学家们通过不懈努力,终于发明和制造出了反应堆,这些各式各样的反应堆就能够使原子核裂变变得慢下来,人们就可以利用这些裂变过程中产生的能量来造福社会了,随着反应堆技术的成熟,和平利用核能的时代就到来了,最常见的可控核裂变利用就是现在遍布全球的核电厂。
不过,核裂变的效率依然不高,要比核聚变低很多,而且有诸多限制,如核裂变所需矿产资源储量有限,开发提纯工艺要求高,难度大,且放射性污染大,废料难以处理。在核发电站还频频发生了核泄漏事故,一旦发生核泄漏,将给人类和地球带来很大损害。而核聚变相对核裂变,具有更安全、更环保、更高效的利用率,理论上来说,核聚变是没有核废料排泄和残留,几乎没有任何污染,而且原材料易得,取之不尽用之不竭。
核聚变主要材料是氢的同位素氘和氚,氘在海水里储量非常丰富,约占0.003%,全球海水总量约134亿亿吨,所含氘总量有40万亿吨之多。1公升的海水中含有30毫克氘,核聚变所产生的能量相当汽油300升。这样一来,仅地球上核聚变的原材料就足够人类使用几十亿年之久,由此可见,可控核聚变一旦研发成功,那将意味着人类就能够彻底解决能源危机了,当然,由于核聚变门槛非常的高,技术难题一时难以攻克,也正因为如此,虽然目前人类在可控核聚变的研究过程当中,取得了一定的进展,但是,依然远未达到商业化运营的需要,这还是需要有一个较长的研发过程,了解到这里,相信大家就已经找到答案了。
人类已经实现了可控核裂变,为何还要追求可控核聚变呢?
人类通过实现可控核裂变建造了核电站,但是核电站对于我们人类而言还是远远不能够满足的,这个主要是因为随着我们组全规模的不断扩大,再加上我们生产力的提升,需要越来越多的能源。而我们对环境造成的压迫也就导致了我们需要更多的清洁能源,但是可控核裂变并不是清洁能源,反而会有严重的辐射。所以这就导致了我们对于核聚变成为了人类下一个攻破难点的存在。
为什么我们要研究可控核聚变?
想要搞清楚这一点,首先要必须明白,我们人类之所以有现在的文明科技,就是因为我们在发展的过程当中使用了一些新型的能源,在最开始的时候,人类是农耕生活,那个时候我们的主要能源其实就是木材。而随着时代的进步,我们在使用化石能源的时候,直接帮助我们人类通过工业革命实现科技的跃迁。
核聚变能够带来什么?
首先,可控核聚变是一个清洁能源,在使用的过程当中不会产生任何的浪费以及污染。而且它产生的能量是非常大的,可以应对现代能源短缺的问题,所以如果真的能够实现可控核聚变的话,也就会大量地改善现在化石能源造成的污染,同时解决能源短缺造成了生产力不足的情况。
对于可控核聚变我是如何看待的?
虽然现在想要实现可控核聚变还是痴人说梦,但是我想随着时代的进步,科学的发展,在未来人类想要实现这一天也是可以期待的,特别是我们的航天科技不断的发展,可以让我们从宇宙当中吸取一些经验。毕竟我们的太阳在过去的几十亿年到时间里边儿一直在进行稳定的可控核聚变。同时,也有一些科学家也指出,可以利用磁场来稳定可控核聚变,进而达到安全使用的效果。