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为什么实现核聚变那么难?有了它我们真的可以飞出银河系吗?

来源:东方头条编辑:中经财讯网2019-11-13 16:11:25分享
摘要:引言:当美国在日本的广岛与长崎投下两枚原子弹后,腾空而起的蘑菇云让人望而生畏。一方面,人类对这种能够毁天灭地的爆炸感到恐

引言:当美国在日本的广岛与长崎投下两枚原子弹后,腾空而起的蘑菇云让人望而生畏。一方面,人类对这种能够毁天灭地的爆炸感到恐惧不已,另一方面,人类又渴望能够控制这种爆炸式的能量,造福人类社会。核能,明显是将来主要的能量来源。

前段时间,电影《我和我的祖国》在国庆档期热烈上映,其中有一个小故事就是讲述了我国在上世界五十年代研制原子弹的故事。当美国在日本投下了两枚原子弹后,一直在对中国施压,隐晦地表示如果中国不答应美国的任何条件,就要在中国大陆投下第三枚原子弹。于是,顽强的中国人在前苏联专家拒绝帮忙的情况下,从头开始研制原子弹。终于在1964年10月16日,罗布泊地区升起了中国第一朵蘑菇云,中国人开始在世界抬起头来,可以扬眉吐气地与其他国家交流合作了。

原子弹爆炸的原理,其实就是一种不可控制的核裂变链式反应。一些质量较大的元素,如铀-238、钚-239等,在受到高速运动的中子冲击时,原子核就会裂变成两个较小的原子核。在释放出大量能量的同时,还会产生新的高能中子。于是,核裂变反应就像是雪崩一样。一个击穿两个,两个击穿四个,能够自发地一直进行下去。所以原子弹的爆炸,只要一旦引爆,就是不可控的了。科学家们通过不断地研究,发明出了利用石墨减慢中子速度的方法,实现了核裂变反应的可控性,并且世界上已经有很多核能发电厂在运行了。

但是,这种核裂变反应也有许多不好的地方。首先,铀-238,钚-239等元素的开采和提纯工艺会给自然环境带来非常大的危害。其次,铀矿,钚矿等自然资源并不是可再生能源。每当我们开采一吨,地球上就会少一吨,终究有一天地球上的核能矿石会被开采完。最后也是最重要的一点,铀-239,钚-239在裂变反应后生成的两个元素同样具有强烈的放射性。这些反应完的核废料需要十分妥善地处理。目前世界主流的处理方式就是用混凝土将核废料包裹,然后埋进大自然的泥土中。

虽然现在全世界都在大力推行核电站的建设,但是科学家们意识到,核聚变反应才是人类未来的主要能源来源。核聚变反应与核裂变反应刚好相反,核裂变反应是将一个大的元素分为两个小的元素,而核聚变反应则是将两个小的元素聚变成一个大的元素。没错,核聚变反应的原料就是元素周期表中质量最轻的氢元素。而且,宇宙中所有恒星的能量来源就是核聚变反应。所以说,氢元素是宇宙中含量最多的元素,我们一点都不用担心会有用完的一天。根据科学家估计,核聚变反应释放的能量是核裂变反应的5倍左右。

由于核聚变反应的条件要求非常地高,所以目前人类还无法利用它的能量,但是已经有实验室试验成功了。如果我们掌握了核聚变反应的核心技术,那对我们有什么影响吗?目前人类最缺少能量的地方莫过于航天航空领域了。由于需要考虑航天器自身的重量,所以一般不允许携带过多的燃料,所以至今为止,我们发射的航天器还没能飞出太阳系。如果我们能实现核聚变能源的利用,飞出银河系也是很有可能的。

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