有生之年能不能实现可控核聚变小型化都未知呢,更别提点燃木星这种行星级工程了。
木星有个温度很低的核心(36000K),在这个温度下,原子动能不过5eV左右,大概会有几亿亿亿分之一的原子具有与别的原子碰撞发生核融合的能力。比较容易实现的D-T聚变,需要原子核有70 KeV左右的动能(几个大气压的条件下),使两个原子核足够接近。
对,我上面一直用的是“原子”,因为那个温度不够形成氢的等离子体,而由于木星核心存在巨大的压强(约4000 GPa),氢的存在形式变成了类似金属的状态。
氢的电离能是1312 KJ/mol,金属态的氢核大约4.5个地球质量(约2.5e25 kg,合约2.5e28 mol的氢),将这一大坨全部电离需要。。。3e31 KJ的能量。
一个DT反应约释放17 MeV的能量,1 mol就是6e8 KJ,一共烧掉1e23 mol的DT 就可以将这个金属氢的核心全部电离,使之具备聚变的最低条件,一定程度上启动木星的核聚变。
嗯。不是特别难,2.5e20 kg 的 DT而已,比地球上氢的总质量稍微多一点。
哦,另外,木星质量是太阳系其他已知行星总质量的2.5倍,企图把物质扔到木星的中通过增加质量启动热核反应的做法,是更不靠谱的,因为还差74个木星质量,木星核心的聚变条件才能达到临界。
估计再有二十辈子我们的科技就能做到了吧。
相比之下,大概两辈子之后就有技术条件构筑戴森球了吧,戴森球的科技含量真的低的惊人。
罩住太阳用数个原子层的薄膜就可以了。假设造在水星轨道附近,假设为球面,半径约6千万公里,戴森球表面积约5e22 平米,假设用1ns 厚度的薄膜,戴森球总体积为 5e13 立方米,大概只需要1e17 到 1e19 kg的物质,而水星质量1e23 kg。
甚至戴森球表面还可以做成网状/栅格壮,空隙小于波长时,吸收率也非常可观,更加节省物质。
所以其实造戴森球的难度比点个火小多了。
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之所以需要首先将氢核整个电离,是因为这样最有效率,也最容易理解。
金属态的氢是可以作为中子缓冲剂和吸收剂的存在,就好像锂一样。整个氢核共享所有电子,一个一个14MeV的中子(DT聚变释放的)便无法将个别氢核电离,或者说即使这些氢核被轰击出了原来的位置,也依然在电子的海洋中,电子会将之缓冲,将氢核与氢核隔开,这样外界中子引燃氢核的效率会极低,大概百万次轰击才能引发一次聚变。
因此,一层原子的核聚变反应无法引发至少同样多的核聚变,无法形成增益,核反应会逐渐减弱。
链式反应的奥义在于一个反应可以引发多于一个的反应,反应数量才能逐级增加才能完成爆炸。
当然,我们可以剩下0.0001%的金属氢核心不进行电离,引爆其余99.9999%,以期这99.9999%直接引发剩下的0.0001%发生聚变。
嗯,其实电离能量只是所需能量的下限。
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