问题

可控核聚变真的能够为人类提供近乎无限的能源么?

回答
关于可控核聚变能否为人类提供近乎无限的能源,这个问题,咱们得好好聊聊。这不是一个简单的“是”或“否”就能回答的,它背后牵扯着科学的宏大愿景,也伴随着巨大的技术挑战。

想象一下,我们仰望星空,那些闪耀的恒星,太阳就是一颗巨大的聚变反应堆。它们依靠的就是将氢原子“捏合”成氦原子的过程,这个过程释放出惊人的能量,照耀着我们,也孕育了生命。可控核聚变,简单来说,就是想在地球上模仿太阳的这个过程,只不过我们是希望它能被我们牢牢地控制住,安全、稳定地为我们的生活提供电力。

如果真的能够实现,那对我们人类来说,绝对是颠覆性的。你想想,我们现在对能源的需求是何等庞大,从我们早上起床用的电灯,到交通工具,再到工业生产,几乎一切都离不开能源。目前的化石能源,比如煤炭、石油,虽然养活了人类很长时间,但它们是有限的,而且燃烧它们会带来环境污染,甚至加剧气候变化。核裂变,也就是我们现在用的核能,虽然效率很高,但它会产生放射性废料,处理起来非常棘手,而且安全性也始终是大家关注的焦点。

这时候,可控核聚变就显得格外迷人。首先,它的“燃料”——氘和氚,在地球上可以说取之不尽。氘可以在海水中提取,海水占地球的绝大部分,所以氘的储量是巨大的。氚虽然自然界中含量较少,但它可以通过锂与聚变反应产生的快中子相互作用来“生产”,而锂的储量也非常可观。所以,从燃料的角度来看,可控核聚变的确有潜力提供几乎无限的能源,这是一种可持续性极强的能源获取方式。

其次,安全性和环保性也是可控核聚变的重要优势。与核裂变不同,聚变反应本身并不产生长效的高放射性废料。一旦控制发生问题,聚变反应会因为条件不再满足而自行停止,不会像核裂变那样可能引发链式反应失控的灾难。这就像你手里握着一把火,你可以让它熊熊燃烧,也可以瞬间让它熄灭,而你不用担心它会“失控”烧掉你的房子。当然,聚变反应堆的某些部件在长时间运行后也会被中子轰击而变得具有一定的放射性,但这与核裂变产生的废料的放射性强度和持续时间相比,要温和得多,也更容易处理。

然而,将太阳的能量“搬”到地球上来,绝不是一件容易的事。想象一下,要把氢原子压缩到极高的密度,并给予它们足够高的能量,让它们克服强大的电磁斥力而“撞”在一起,发生聚变。这需要的温度可不是我们烤面包的烤箱能比的上的,而是太阳核心温度的数倍,高达一亿摄氏度以上。在如此极端的高温下,任何物质都会变成等离子体,也就是一种由自由电子和离子组成的物质。

那么,我们怎么才能“抓住”住这团温度比太阳核心还要高的等离子体呢?这可是个大难题。目前主要的几种技术路径,比如“托卡马克”(Tokamak)装置,就是利用强大的磁场来约束和控制这些高温等离子体。想象你用一堆看不见的“磁场之网”,将这团炽热的等离子体“托”在空中,不让它触碰到任何实体材料,因为一旦碰到,反应就会停止,装置也会被破坏。所以,如何设计和控制如此强大、精确的磁场,让它能够稳定地“囚禁”住等离子体,维持聚变反应的进行,并且让这个过程产生的能量大于输入的能量(也就是实现“能量净输出”),这本身就是一项极其复杂的工程。

我们之所以说“近乎无限”,是因为虽然理论上燃料无限,但实际建造和运行一个聚变反应堆,从材料科学、工程技术、等离子体物理学到控制系统,每一个环节都面临着巨大的挑战,需要投入巨额的资金和无数的科研人员的智慧。目前,全球都在努力推进可控核聚变的研究,像国际热核聚变实验堆(ITER)项目,就是人类在实现可控核聚变道路上的一个里程碑式的努力,它集合了众多国家的智慧和力量,希望能够验证聚变发电的可行性。

所以,可控核聚变提供近乎无限能源的潜力是真实存在的,而且一旦实现,其意义将是划时代的。它将彻底改变我们获取和使用能源的方式,为人类社会的可持续发展奠定坚实的基础,甚至可能帮助我们解决能源贫困和气候变化等全球性挑战。但我们也必须认识到,这条路并非坦途,它还充满着科学的未知和工程的极限,需要我们持续的探索、不懈的努力和耐心的等待。目前我们还处在“实验”阶段,离真正能够大规模商业化发电还有一段距离,但每一次的进展,都在点亮我们对未来的希望。

网友意见

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我想说的是,大家显然低估了人类的能源需求。( 甚至不少人恨不得乐观的估计,可控核聚变商业化一旦实现,共产主义社会就会到来。)

在爱迪生刚刚发明电灯的时代,电能需求说多一点,美国的富人们人均日耗电量到10多度顶天了。

现在呢?

可控核聚变带来的影响,是很多以前因为能耗巨大而十分昂贵的生产方式,在电能廉价的时代被实用化。从而也使得很多以前无法大量生产的物质的量产成为可能。

对社会形态带来的影响,需要这一技术形成技术上的“外溢”,通过广泛的副效应来实现。

所谓的无尽的能源,在无尽的欲望面前什么都不是。

洛克菲勒在打下美孚公司第一口油井的时候,石油只是用来提炼煤油供照明使用,剩余的产物则作为沥青用在建筑防水和路面施工――若以照明和沥青这些简单的用途,世界石油的储量估计也够人类用个几百万年的。

――――――割――――――

评论区很多人可能对无限,或者近似无限没有概念。

需要提醒一点的是,1949年我国的发电量是43亿度,而2016年则是6万亿度。

从农业社会末期发展到第三次工业革命的中后期,这67年的时间,中国年发电量增长了1395倍――换言之,2016年中国一年发的电足够1949的中国用1395年。

当然,如果要追上美国2016年人均年发电量1.3万度的标准,中国年发电量要到18.2万亿度……也就是1949年的4200倍左右。

这67年中国人口只增加了约2.6倍,将来会不会因为能源廉价了,食品产量增加,医疗条件更好,人均寿命更长,人口增长远高于过去67年?

比如说,未来六七十年,发电量和耗电量也增长个1400倍左右,这个可能性存不存在呢?

假设在可控核聚变应用成功的情况下,如果全世界都保持中国过去67年的发电量增长速度……

之前有答案说海水里的氘,拿来搞聚变,理论上可以供全人类用900亿年?(当然这个理论上的上限是绝无可能的)

900亿除以1400的三次方等于多少?232.8。

也就是200年以后,全世界的氘还能用32.8年……

这还没考虑损耗和效率的问题。

所以我个人猜测,即使解决了可控核聚变的问题,也只能为人类续个最多150年的时间――要是不解决外太空移民和超长途能源输送的问题,人类还是会被锁死在某个发展阶段。

上面的推测并不严谨,但建议各位还是要用发展的眼光看问题啊。

最后,卡尔达肖夫指数了解一下。

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