核聚變技術的實現,會給人類帶來什麼?科學家:革命性的變化

漫酱~ 2022/12/29 檢舉 我要評論

在人類進入科技時代之后,能源一詞不斷被人們提起,可以說,科技跟能源是緊密相聯的,科技的突破,會帶來能源的革命性變化,同時,科技的發展也需要能源的支持,沒有了能源,科技會停止不前,甚至人類也無法生存下去。

可能有朋友認為,能源是科技出現之后才現身的,可事實上,從人類誕生的那一天起,我們每天都在跟能源打交道。只 不過,古人對于能源的應用非常初級,只能夠用現成的,例如:將野外的各種柴火收回來燒火,做飯等。

更高級的能源應用是人類走上科技時代之后才開始的,例如:將石油不斷提煉出汽油,柴油等各種能源,滿足人們不同的生活需求,用煤炭來發電,轉化為電能,滿足人們用電需求等。

科技讓能源實現了轉化,豐富了人們的能源應用,正是有了科技的幫助,過去那些被古人棄之不用的石油,煤炭等才能夠登上歷史舞台,要知道,石油和煤炭早在古時候就被人們發現了,只不過,古人無法利用它們,認為那是有毒的物質,根本不能用。

人類走進科技時代已經有200多年,在這段時間里,雖然科技日新月異,但是在能源應用方面,我們并沒有太大的突破,基本都圍繞著石油,煤炭等這些不可再生資源。

200多年的科技時代,是一場場能源的革命,可是這些能源不管如何變化,都是在利用不可再生資源,并沒有革命性的突破。隨著科技的飛速發展,人類對于能源的需求越來越大,而不可再生資源的儲量是有限的,一旦用完了,人類怎麼辦?

更何況,這些不可再生資源在應用的過程中,還會產生一個很大的作用,那就是環境污染,近100多年的歲月里,科技的飛速發展帶來了越來越嚴重的環境問題,尤其是溫室效應帶來的全球變暖越來越明顯,如今的南北極都成為了人們的旅游勝地,可見地球最寒冷的兩個地方,現在也沒有那麼冷了。

全球變暖帶來的問題會越來越多,有可能最終會讓地球無法適應人類的生存,霍金曾經預言:地球留給人類的時間可能只有數百年了。不管是不可再生資源的儲量有限,還是資源帶來的環境問題,都讓我們意識到,人類要擺脫未來面臨的困局,只有研究出一種更高級的能源,取代過去的傳統能源。

什麼樣的能源能夠取代傳統能源?

科學家想到了核聚變。我們都知道,宇宙中有數不盡的恒星,而每一個恒星就是一個可控核聚變反應堆,它們將宇宙中大量存在的氫元素轉化為更重的元素,豐富了宇宙的元素構成。

早在半個多世紀前,科學家發現核能的時候,已經開始研究探索可控核聚變,如今半個多世紀過去了,人類在可控核聚變的道路上已經取得了一些成就,可是這些成就離真正的商用還有很長一段路要走,前幾日,美國能源部宣布,他們的科研人員在核聚變能源方面取得了重大突破,首次成功制造出了「凈能量增益」的核融合反應。

這個「凈能量增益」的核融合反應可以讓實驗產生的能量比投入的能量多50%以上,這的確算得上一個重大突破,可是真正要實現商用還差得很遠,根據科學家的估計,人類要實現可控核聚變商用,最少還需要數十年,這是理想狀態下,如果研究之路不順利,可能數百年之后才有希望實現。

為什麼人類的未來離不開核聚變?核聚變帶給人類的變化將是革命性的,我們可以從多個方面來探討一下。

首先,核聚變是一種非常清潔的能源,雖然不是100%清潔,但是相比我們現在的能源要清潔很多,它不會像核裂變產生大量的放射性廢物。

核聚變是核能的另一種高級模式,在整個過程中,基本不會有放射廢物的產生,不會對地球的生態環境造成污染。我們可以想象到,一旦人類用核聚變完全取代了現有的能源,那環境問題背后最大的二氧化碳難題就解決了,全球的溫室效應也會逐漸回歸正常。

沒有了全球變暖的擔憂,地球的生態自我修復能力會一步步發揮作用,或許用不了多久,地球將會再次變得藍天白云,新鮮的空氣,鳥語花香的世界,帶給人們的不僅僅是舒適,更多的是健康,那個時候,人類的平均壽命也會大幅增加,人類的生活會更加美好。

其次,核聚變的原料非常豐富,不管是哪種能源的應用,都需要資源的供應。不可再生資源是有限的,用完就沒有了,所以它們注定無法長久維持。

可是核聚變的原料卻并用擔心,我們從恒星核聚變可以看出,核聚變的原始原料就是宇宙中無處不在的氫元素,而氫元素的一個重要組成物質則是水,地球上70%的面積都被海洋覆蓋。

核聚變的主要原料豐富而廉價,我們可以從海水中提取「氘」,根據地球目前的海水儲量,提取出的「氘」可以滿足人類使用上億年。

這僅僅是地球上水的儲量,而在宇宙中,水其實并不稀缺,我們以太陽系為例,離太陽近的行星,受到太陽風的影響,水是比較稀缺的,目前的宜居帶內,地球有豐富的水資源,火星只有兩極有少量的水冰,而金星上基本沒有水。

出了宜居帶,太陽風的影響在減弱,水也變得越來越大,根據目前的觀測發現,木星和土星的多個衛星表面都被冰層覆蓋,在冰層之下有豐富的液態水資源,這些衛星的水資源儲量遠遠超過地球。而在更加遙遠的太陽系邊緣,有著豐富水資源的星球更是多不勝數。

可以說,我們完全不用擔心,核聚變沒有原料可以用,地球的用完了,我們可以到宇宙中開采,到處都是,更何況,核聚變的水原料只是初級核聚變要應用的,更高級的核聚變可以用石頭,「流浪行星」中的冷核聚變,原料就是地球上的石頭。

最后,核聚變的能量強度更高,有希望讓人類成為星際文明。傳統的能源不管如何轉化,進行幾次能源革命,能源所攜帶的能量強度都是有限的,這是能源本身所決定的,外力無法改變。

我們現在要進入太空探索,需要火箭將飛船或者探測器送入太空才可以,而探測器所用的能源能夠達到的速度也非常有限,探測器要進行遠航,都需要通過行星的引力加速才可以。

目前,人類最快的探測器是帕克太陽探測器,速度能夠達到光速的千分之一,之所以如此快,還是太陽引力加速的結果。我們想要探索整個太陽系甚至是走出太陽系,速度是最重要的,沒有速度的優勢,一切都是空談,更不要說星際殖民了。

而要實現更快的速度,就需要更強大的能量轉化,傳統的能源根本不行,只有核聚變才可以。核聚變產生的能量強度是非常高的,制造出的核聚變動力有希望將飛船的速度提升到亞光速,有了這個速度,不僅可以輕松探索太陽系,而且還可以初步走出太陽系,探索周邊的星系。

通過以上的這些探討,相信很多朋友也認識到,核聚變對于人類有多麼的重要,它不僅決定著人類的生存命運,而且還決定著人類在宇宙中探索的視野大小。人類現在所面臨的各種難題:環境惡化,全球變暖,地球能夠生存多久等,都是可以用核聚變來解決的。我們期待著,可控核聚變真正實現的那一天。

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