能源是人類科技飛速發展的核心。 進入科技時代以來,人類之所以取得如此迅速的進步,與能源的快速發展密切相關。 正是因為人類在能源方面的不斷突破和進步,科學技術才能突飛猛進,超越地球進入太空探索。
科學家們看到了能源對于人類文明的重要性,因此不斷研究探索新能源,希望讓人類文明保持高速發展,快速進入星際文明。 然而,隨著人類文明的不斷進步,能源的發展并沒有像技術那樣呈現出持續增長的格局。 尤其是近50年來,能源并沒有取得重大突破。
相信很多人都知道,人類在50年前就實現了載人登月。 阿波羅11號實現了載人登月物理資源網,這是一個偉大的壯舉。 50年前,人類之所以能夠實現載人登月,就是因為能源方面的重大突破,使得更重型的飛機能夠被送入太空。 但50年過去了,現在想要實現載人登月還需要面臨很多困難。
可以說,人類目前的登月技術相比50年前并沒有太大的進步,基本上還是原地踏步。 為什么會這樣呢? 原因并不是我們過去50年在能源方面沒有取得質的突破。 人類進入科技時代以來,一直在開發和研究化石能源。 事實上,化石能源的研究和應用早在50年前就幾乎被顛覆了。
化石能源的潛力基本上已經被挖掘到極致,很難進一步突破。 正是能源限制阻礙了人類航天技術在過去50年里取得任何真正的突破。 如果我們想要進入太空,我們仍然需要大型火箭的助推,而不是能夠自由地進出地球。
事實上,科學家在50年前就已經認識到化石能源的局限性。 如果人類不能突破化石能源的限制,開發出更強大的新能源,那么未來人類文明的發展步伐將會放緩,甚至可能倒退。 ,永遠被困在地球上,無法成為星際文明。 最終資源將耗盡,人類文明將走向終結。
因此,50年前,科學家們開始了一項關系人類命運的偉大能源研究,那就是可控核聚變。 關于核能,相信大家都知道核裂變和核聚變,二戰末期,美國向日本投放了兩顆原子彈,讓世界人民第一次看到了核能的恐怖。 隨后人類開始研究和探索核能。
核能的應用有兩個方向,一是核裂變,二是核聚變。 核裂變是核能應用的最低層次。 雖然它的威力強大,但是它也有很多副作用。 最大的副作用是強烈的核輻射。 核裂變的強大副作用使其不可能真正成為全民可用的能源。
核聚變則不同。 它是核能的先進應用模式。 它不僅能量水平遠遠超過核裂變,而且還是一種非常清潔、穩定的能源。 不會對環境造成任何污染。 很多人都知道太陽內部的反應是核聚變。 從恒星的威力,我們就可以看出核聚變的威力有多大。
科學家們也看到了核聚變對于人類文明快速發展的重要性,因此在50年前就開始了研究和探索。 當時,許多科學家大膽宣稱,人類有望在50年內實現可控核聚變技術,使其取代化石能源。 但現在50年過去了,可控核聚變實現了嗎?
估計很多人都知道,目前科學家研究的可控核聚變距離真正實現還很遙遠。 只有進入這個研究領域才知道實現起來有多么困難。 那么實現可控核聚變有多難呢? 為什么科學家經過半個多世紀的研究探索仍然進展緩慢?
核聚變對很多人來說似乎很簡單,因為它的燃料是宇宙中大量存在的氫。 恒星內部核聚變的原料是氫,氫是宇宙和地球上普遍存在的物質。 。 既然核聚變的原料是宇宙中普遍存在的氫,為什么恒星太陽那么容易發生,而我們卻很難實現呢?
其實說核聚變的燃料是氫并不是很準確。 是的,氫確實是宇宙中普遍存在的物質。 它取之不盡、用之不竭,也是核聚變所需的燃料。 然而,核聚變的燃料并不是我們所知的直接使用氫。 如果真是這樣的話,事情就簡單了。 要知道地球上最不可或缺的就是大量的海水,它可以分解無數的氫氣。
核聚變的燃料是氫的三種同位素,即氕、氘和氚。 氫的三種同位素中,氕含量最多,占99.98%,而氘則很少核裂變和核聚變,自然界中含量約為0.02%。 氚的半衰期為12.33年,因此很難在自然界中長期存在。
對于太陽來說,氘很容易達到聚變條件,但氘的含量很少,在太陽的褐矮星階段(大于13 MJ(木星質量))就已經達到聚變條件并燃盡,所以已經到達了太陽的主序星。 在這個時代,一切燃燒的東西都是從氕開始的。 然而,氕的聚變是非常非常困難的,遠遠超出了人類以現有技術所能探索的范圍。
所以科學家們正在走另一條路,那就是氘和氚的聚變反應,但是實現這一點也是非常困難的。 需要滿足極高溫度和高壓的核心條件,而這個條件在恒星內部自然很容易實現。 但人類要達到這樣的條件是非常困難的。
實現核聚變有幾個關鍵點。 其中一個關鍵點就是要達到幾千萬度的高溫,而且必須有一個容器能夠容納這樣的超高溫。 但目前我們還沒有任何可以承受幾千萬度以上溫度的容器。 我們目前最耐高溫的材料是五碳化鉭鉿(四碳化物)。 它的熔點為4215℃,但這連幾千萬度溫度的零頭都不到。
如果等人類科技發展到有這種耐高溫材料的地步才研究核聚變,可能幾百年都做不到。 要知道,材料技術的突破是非常困難的。 我們目前的耐高溫材料還遠遠不能承受超過幾千萬度的溫度。 需要數百年的時間才能實現這一點,這已經是一個非常理想的情況了。
難道沒有這種超高溫材料,可控核聚變就永遠不可能實現嗎? 當然不是,科學家們想到了另一種方法,那就是通過磁場來控制。 磁場是一種非常神秘而強大的力量。 如果我們能夠掌握它,我們就能掌握自然的力量。 然而,我們對磁場的認識和應用還很薄弱。
科學家希望通過約束磁場來實現超高溫的誕生,比如利用產生磁場的變換電流來加熱其內部循環的等離子體。 磁約束核聚變裝置也是科學家研究探索可控核聚變技術的主要方向。 雖然從理論上講,這個方向是正常的,但通過磁約束實現可控核聚變仍然存在很多挑戰。
雖然探索可控核團聚的道路上會遇到很多困難,但人類想要擺脫地球的束縛,實現人類文明的延續和發展。 可控核聚變技術必須實現。 只有實現這一點,才能徹底替代化石能源。 不使用化石能源,地球的生態污染問題就能得到解決,地球的生態也會慢慢恢復。 好轉。
可控核聚變只是解決環境污染問題的一小部分應用。 它更重要的應用是太空探索。 一旦實現可控核聚變,航天器的動力來源將會有質的突破。 屆時,飛船的速度可能會初步實現亞光速飛行。 以這樣的速度,我們不僅可以初步走出太陽系,更重要的是,可以開采和利用太空中的資源。 人類將徹底擺脫地球資源枯竭的威脅,初步進入星際時代。
小伙伴們,對此你們怎么看呢? 歡迎大家在下方留言討論,發表自己的看法和看法。