有人看到媒体收集上老说科学家造出了人造太阳,很是担忧会不会对人类有害,来由是太阳发烧会加快低温,很担忧把地球烤焦了烤糊了,人类就没法子活命了。并且还把这种可能当做“科学也是双刃剑,造福人类的同时也可能摧毁人类”的证据来提出。
其实有这种熟悉的人完全没弄清晰人造太阳是个啥玩意,只是凭着糊口常识中天上有个太阳,就认为人造太阳是在地上或不远的空中再造一个太阳。这样,就形当作天上有个太阳,地上也有个太阳,古代的九个太阳被后羿射失落了,此刻又来造一个太阳,这不是人类作死吗?
这是平易近科思维,按糊口常识来理解科学只会钻入死胡同。
我们要领会科学事物,尤其是一些比力前沿高深的科学事物,必然要进修,经由过程虚心进修才可以或许垂垂领会了。万万不要觉得“窥一斑而见全豹”,把糊口中一些日常生活逻辑随意乱套,不然就会陷入胡思怪想之中。
人造太阳是过度夸张了,不成能做出来的,因为太阳太大了,大得让一些缺乏科学素养的人无法想象。我们地球只有太阳质量的0.0003%,人类连月球都造不出,怎么能造出太阳呢?所谓人造太阳,精确称呼是“人造小太阳”,这种人造小太阳只是有点太阳性质,完全无太阳之实。
说穿了,就是在一个密封容器里,缔造出氢核聚变的前提,仿照太阳内部核聚变的环境,而且让核聚变能量可控的迟缓释放,操纵这种庞大能量解决困扰人类多年的能源危机,成长人类文明。
是以这个所谓人造小太阳,只是在容器内部发生着超高温的等离子火球持续燃烧,在设备外面一点也看不出有任何太阳的样子。
太阳核聚变与人类可控核聚变有很大区别。
太阳像所有恒星一样,焦点时时刻刻都在进行中核聚变,恰是核聚变所激发出来的庞大能量,支撑恒星连结着不变的本家儿序星状况(上图)。太阳中间压力达到了地球海平面的3000亿倍,温度达到1500万K,在这样情况下,氢原子电子被剥离,露出了光溜溜的原子核,核子们被挤压在一路,发生融合,同时释放出庞大能量,这就是氢核聚变。
在地球上,无法形当作3000亿个大气压,是以要实现持续的氢核聚变就需要更高的温度,这个温度要达到1亿K。也就是说,人类弄的可控核聚变温度比太阳焦点温度还要超出跨越近6倍。
但人类可控核聚变也是氢核聚变,形当作超高温的等离子态,有点像太阳内部的核聚变,是以人们就它称为“人造小太阳”。
核聚变是比核裂变效率高5倍多的能源。
原枪弹采用的是核裂变手艺,人类自从研制当作功原枪弹今后,很快就把可控核裂变推上了社会引用,核发电就是个典型例子。但可控核聚变的研究却难多了,进展也很迟缓。
核裂变质能转化率只有0.13%,而核聚变质能转化率达到0.7%,比核裂变要超出跨越5倍多,并且核聚变的原材料轻易获得,储量丰硕,且核聚变不会发生污染,是最洁净的能源,是以人类朝思胡想着尽快把握可控核聚变手艺。
我们知道,不成控氢核聚变人类早就把握了,就是氢弹爆炸,这种爆炸惊天动地,固然也是核聚变庞大能量的释放,但“轰”的一下就炸完了,除了威慑和杀人,几乎没有其他用处。要想造福人类,解决人类能源危机,就要让核聚变的庞大能量慢慢释放,经由过程发电等做功体例办事社会。为此,科学家们穷尽所能研究了几十年,还没有当作功。
可控核聚变实现起来很坚苦。
要知道,我们迄今发现的任何元素都无法经受住太阳概况6000K的高温,也就是说已知地球上的任何物质,在这种高温下城市被敏捷消融气化。而我们地球上在无法获得几千亿大气压的超高压环境下,要实现持续可控核聚变需要达到亿度高温,这个温度是太阳概况温度的16000倍!
有什么容器可以或许束厄局促住如斯高温的等离子体呢?颠末长久试探,人们找到了几种方式,即:重力约束、磁约束、惯性约束。当然这些都长短物质容器,今朝的尝试采用得比力多的是磁约束。就是制造一个磁场陷阱,把带电的高温等离子体约束在这个“陷阱”中燃烧,不让其与任何容器概况接触,这样容器就不会被气化失落了。
磁约束比力典型的装配叫托卡马克,就是上图的这种装配,这看起来像太阳吗?
固然约束核聚变高温等离子体的方式找到了,但还有很多问题要解决。今朝尝试的进展是,焚烧实现了核聚变,温度达到1亿度,输出功率大于输入,可以维持一个短暂的核聚变时候。在这个范畴,中国走在了宿世界前列,在全超导托卡马克装配上,2017年7月3日,实现了不变的101.2秒稳态长脉冲高约束等离子体运行。
101.2秒就是宿世界记载,可见可控核聚变还在艰难的爬行,任重道远。但这种重大冲破,起码证实了可控核聚变是可行的,是有但愿的。有人展望,将核聚变推上社谈判业化运行,至少还需要50年。
实现可控核核聚变是人类求之不得的新能源。
这是人类从石化能源时代走标的目的核能时代的标记,是一次文明进级。人类已经持久受到能源危机的困扰,很多人把但愿依靠在可控核聚变上,这是因为石化能源储量有限,不成再生,且污染大,对情况粉碎严重。而在地球上,可控核聚变的燃料储量太丰硕了,且是无污染的洁净能源。
可控核聚变的本家儿要燃料为氢的同位素氘,每升海水中含氘约30毫克,经由过程核聚变发生的能量半斤八两300升汽油的能量。就那么一矿泉水瓶子海水,就半斤八两300升汽油,恐怖仍是可喜?地球上海水储量达到1344120000000000000立方米,每立方米海水含有氘30克,海水中的氘总储量达到40万亿吨之多。
2019年,人类耗损的能源折合石油约100亿吨,只半斤八两耗损氘1000吨。按照这种算法,海水中的氘可供人类利用400亿年。看起来似乎一旦核聚变尝试当作功,推标的目的社会运用,人类所需能源就取之不尽用之不竭了。其实这种设法仍是错误的,因为人类文明在不竭晋升和成长,而每晋升一点点,人类的能源耗损量就要呈几何数级增加。
是以,核聚变能量并非人类文明成长的最终能量。
按照卡尔达舍夫宇宙文明分级理论,是以能量耗损为标尺来权衡文明水平的,他把宇宙文明分为三个品级。按照这个理论测算,我们人类文明才达到0.73级,能量耗损才达到2x10^13瓦/秒,要达到一级文明程度,能量耗损要达到1.74x10^17瓦/秒,还需要在此刻根本上增加8500倍;而要达到二级文明,能量耗损要达到3.86x10^26瓦/秒,则需要在此刻能源耗损根本上增加19.3万亿倍。
从上述描述,我们可以简单计较出,到了二级文明,地球所拥有这点海水中的氘所蕴含的能量,只够人类利用0.76天,就更别说三级文了然。所以我们看问题措辞必需用成长的目光,不然就不合适科学精力。
人类进入二级文明时,庞大的能量耗损只有太阳自己才可以或许供给,是以部门科学家们认为,建造包裹太阳的戴森球是人类走标的目的成长的必由之路。当然要实现二级文明,若是人类没有扑灭的话,还需要奋斗5000年的时候。
扯这小我造小太阳扯远了,就此打住,感激阅读,接待会商。







