3983金沙官网:人造日光,这颗星球上发掘了一种

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3983金沙官网 1   “嫦娥”“玉兔”完成5次互拍(新华网)

据媒体报道,环境正在因人类活动而变得越来越糟,地球的资源也在减少,因此人类把寻找能源的视线挪到了地球以外,月球是第一考虑的对象。太阳持续不断释放氦-3。地球的磁场和厚厚的大气层几乎使氦-3无法抵达地球表面,但月球数十亿年来一直在积聚氦-3。

尽管国际热核聚变实验堆计划难度很大,但一旦成功,核聚变能未来将为人类提供无穷尽的洁净能源。 “无穷尽”是就核聚变所需的燃料而言。ITER计划目 的是让氢的同位素氘和氚在高温下发生核聚变。1升水中含有33毫克氘,氚虽然在自然界中几乎不存在,但它却可以在聚变过程中通过锂的转化产生,而地球上锂的储量非常丰富。换句话说,氘和锂是ITER所使用的燃料,1公斤聚变燃料所产生的能量相当于1000万升石油产生的能量。由此推算,地球上氘和锂的储量足够人类使用数百万年。 “洁净”一是指核聚变没有二氧化碳等温室气体排放,二是指核聚变对环境几乎没有放射性危害。首先,氘本身没有放射性,氚虽是放射性物质,但它的半衰期仅为12.3年,过了这个期限后,其能量几乎无法穿透一张薄纸。其次,聚变反应的产生物氦是没有放射性的惰性气体,也即反应本身不产生任何放射性废料,实验堆所使用材料等技术废料,由于所选用材料的低活性,其放射性也会在很短的时间内消失。此外,从安全性角度分析,聚变实验堆中使用的燃料量仅为几克,燃烧时间仅为几十秒,实验堆中如果出现任何异常等离子体都会迅速冷却,使聚变自动停止。 根据联合国有关部门的预测,如果以现在的速度继续消耗,地球上目前的石油储量仅能再供使用43年,天然气66年,煤240年。这些化石能源是大自然中的动植物经过300万年至400万年演变的产物,而今天人类所使用能源的大约80%均来自这些几乎不可再生的化石能源。不仅如此,这些化石能源的燃烧已经给气候带来了众所周知的严重恶果。 除了化石能源外,目前人类还在使用核裂变能以及水能、风能、太阳能和生物能等可再生能源。但核裂变需要的铀等重金属元素在地球上含量稀少,常规裂变反应堆还会产生放射性较强的核废料,这些因素均大大制约了裂变能的发展。与此同时,自然界中一些可再生能源的开发余地有限,并受到许多条件的制约。

可控核聚变是人类梦寐以求的能源,但即使到现在为止仍然依然在核聚变的门槛外徘徊,似乎有一只脚已经跳到门槛里,但距离真正的核聚变永远都还有五十年!都说月球上氦三资源丰富,是核聚变理想的燃料,那么将现在正在捣鼓的氘氚核聚变换成氦三,会更容易实现吗?

我们的宇宙的基本货币是能源,它照亮我们的家帮助植物生长,为我们的电脑充电。我们有很多方法来获得它:燃烧化石燃料、分裂原子,或者让太阳光照射着太阳能电板。但是每种东西都有它的缺点:化石燃料会造成污染,核废料是......嗯,核废料你懂的,而且没有足够的太阳能电池在阴天使用。然而,太阳似乎有 几乎无限的免费能量有没有可能在地球上建一个人造太阳?我们能否把一颗恒星装在瓶子里?

 

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一、氘氚核聚变的特点

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  据日本外交学者网站6月16日报道,中国作为世界最大的能源消费国,正深刻意识到解决其能源困境的紧迫性。因此,中国瞄准月球投入大量资源开发最新和最难找到的非传统能源:核聚变。

科学家表示,假如人类能够充分开发月球上所富含的氦3,那么便可以满足未来1万年的人类能源需求。不过,人类想要获得纯净、清洁的氦3还需要很长的路要走。

氘和氚都是氢的同位素,但自然界中最丰富的氢的同位素氕,这种只有一个质子和一个电子组成的氢占了绝大部分,但很可惜,氕要实现聚变非常困难,因为氕会首先聚变成氦2,需要两个质子和两个中子,而质子转变为中子的质量是增加的,还需要吸收聚变所释放的部分能量,但氦2并不稳定,很快就会衰变成氘!自氘核开始,聚变就开始开挂了,因为氘核中有中子,不需要再从质子经过漫长的时间转变过来!

太阳发光是因为核聚变,简而言之-聚变是热核过程,这意味着原料的温度必须极高,热到电子从原子中脱离,生成原子核和电子可以自由穿梭的等离子体。由于原子核都带正电,它们互相排斥,为了客服这种斥力,这些颗粒必须运动的非常非常快,在这种情况下,非常快就意味着非常热:达到百万摄氏度。恒星有办法达到如此高的温度:它们太巨大,以至于中心的压力,产生巨大的热量把原子核挤在一起,直到它们合并和融合,生成更重的核并在此过程中释放能量。

  外媒称,大多数关于核聚变的研究都重点将重氢或氚作为燃料用于产生核聚变。重氢大量存在于地球上的各种水中,而氚并不存在于自然界中,只能通过中子轰击锂产生。但元素周期表中的另一种同位素可以大量产生核聚变:那就是氦-3。

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正是这种能量释放,科学家希望利用在新一代的发电厂的:聚变堆。在地球上,无法使用这种暴力的方法来进行核聚变。因此,如果我们要建造从聚变生产能量的反应器,我们要变得更加机智。迄今为止,科学家发明了两种方式使等离子体热到足以融合:第一类型的反应器使用磁场,挤压等离子在一个环形腔室中产生反应。这些磁约束反应器,像法国的ITER反应堆,利用超导电磁铁和液态氦来冷却,将温度几乎控制在绝对零度。这意味着它们完成了在已知宇宙中最大的温度差。

  氦-3是氦的同位素,很轻。利用氦-3的核聚变反应堆可以产生高效的核电,不会产生废物,其放射性也可忽略不计。但不幸的是,氦-3在地球上几乎不存在。

目前的核聚变研究,主要以氘和氚为原料,但因氚容易污染环境,也会对人体健康造成影响,于是人们不断在寻找其替代品,很快发现了氦-3。“氦-3是氦的同位素,能在核聚变反应中释放巨大能量,而且几乎不产生放射性污染,被认为是21世纪人类社会的完美原料,”科学家表示。

氚氘聚变H-2 H-3==He-4 n,聚变成氦四 一个多余的中子,而问题也从这跑出来的多余的中子中而来!对于裂变来说,原子核受到自由中子的轰击而产生裂变!这个自由中子还得制造出来,但在核聚变堆中这个中子却是一个彻头彻尾多余的东西!因为中子会被其他材料的原子核捕获而发生嬗变,一种正儿八经的材料经过一段时间的中子辐射后就成了放射性材料,这让人情何以堪呢?

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  但氦-3确实存在于月球。由于缺少大气,数十亿年来,月球一直受到携带氦-3的太阳风冲击。结果,月球表面的尘埃里充满了这种气体。据计算,从月球表面到内部数米深的地方,有大约110万吨氦-3。报道称,以目前的能源消费速度,大约40吨氦-3就可提供美国一年的用电量。鉴于一吨氦-3预计可能产生的能量,利用氦-3作为燃料的核聚变可大大降低世界对化石燃料的依赖,大幅提高人类生产力。

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3983金沙官网,二、有没有多余中子释放的核聚变吗?

第二种叫做惯性约束,利用来自超强激光的脉冲来加热燃料颗粒的表面,让燃料集中,变得足够热和密集来短暂的发生核聚变。事实上,世界上最强大的激光器之一被用于聚变实验就在美国的国家点火设施中。这些实验以及世界各地的,其它类似的实验,如今只是实验而已,科学家仍在开发技术。即使它们可以实现聚变,如今,实验所需要的能量比它们产生的要少,该技术仍然有很长的路要走,在它真正具有商业价值之前,也许它永远不会有或许在地球上不可能造出来可行的聚变反应堆。

  但是人类需要先返回月球才能向地球提供几个世纪的聚变电。报道称,目前只有中国有这个想法,并且制订了嫦娥计划,打算在21世纪20年代初之前将宇航员送往月球。如果北京在第二次“月球竞赛”中胜出,建立一个可持续的人类前哨,从事氦-3的开采行动,那么它就会像过去的东印度公司那样形成垄断,创造大量财富。至少可以说,其结果将意义重大。

阿波罗等计划对月球的探测结果表明,月球土壤中的氦-3存储量比较稳定,大约在数百万吨这个数量级,全世界一年的发电量只需要100吨的氦-3就能完成,因此开采月球上的氦-3是一项富有科幻色彩的潜力工程。

当然有,传说中的氦三就是!但很可惜氦三在地球上的天然含量只有1.38x10-6的级别,因为氦三主要来自于太阳风中的高能粒子,而地球有一个磁场和厚厚的大气层,将这些宝贵的核聚变材料统统阻挡在外,而既没有磁场也没有底气的月球当然全盘接收啦!(按这个成因,水星上的氦三会更多)

但是,如果我们成功了,它的效率将极高。一杯海水,产生的能量堪比一桶油,并且不会产生任何废物。这是因为核聚变反应堆,将使用氢气或氦气作为燃料,然而海水中充满了氢,但并不是所有的氢都可以使用:同位素具有额外的中子,称为氘(dao)和氚(chuan),

  报道称,首先,中国在月球上开展氦-3开采行动将是一个维护自身利益的壮举。其次,由于地球上的化石燃料不可避免会耗尽,中国将逐步建立一个氦-3帝国,从而控制这种月球气体的供应。中国掌握能源霸权的前景可能会导致无所不在的地缘政治影响,引发地缘政治紧张关系和反华联盟的合并,推动其他国家(尤其是美国)加速前往月球的行动以打破中国的垄断。

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才可以发生正确的反应。

台湾Tamkan大学博士法布里齐奥·博扎托的观点称,人类有可能通过将月球土壤加热到600摄氏度来提取其中的氦3,然后再将它们运回地球。他还表示,大陆称其月球采矿活动将有利于全人类。然而考虑到缺少有此意向的竞争者,也有人猜测大陆意欲形成氦-3垄断。”

3He 3He→4He 2H,ΔE=12.860MeV;

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氦三的聚变是完美的,释放巨大能量的同时,还没有中子污染,这绝对是一种理想的能源!

氘是稳定的,并且可以在海水中找到很多。不过,氚有点棘手,氚有放射性,而且可能只有20千克。在世界上,大多在核弹头上,这使得它非常昂贵,因此,我们需要别的元素来和氘融合以取代氚。氦3,氦的同位素,可能是一个很好的替代品,不幸的是,它也在地球上非常罕见,但是月亮可能会有答案。

当然,对开采月球资源感兴趣的不止中国一家。据悉,目前除了中国正积极发展自身的探月技术之外,包括美国在内的西方国家也在酝酿开采月球资源的计划。但是由于月球上太阳辐射强,每年可产生12亿千瓦的能量,因此在月球建立太阳能发电站也可能成为人类获取新能源的途径之一。

三、为什么我们不直接上氦三聚变?

数十亿年,太阳风可能已经使得月球上积累了很多氦-3,不需要创造氦-3,我们可以开采它。如果我们能够从月球尘埃中筛选出氦,我们就会拥有能量给全世界使用上千年,这也是建立月球基地的另一个理由,如果你还没相信的话。

吃瓜群众的疑问,既然有那么多好处,为什么不直接上氦三聚变?

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好吧,也许你认为建设一个迷你太阳仍然听起来有点危险,但它们会实际上会比其他大多数类型的发电厂更安全。聚变反应堆不像一个核电厂,可以灾难性的,产生自身融化;如果约束失败,那么的等离子将扩散然而冷却N反应也会停止。简单地说,它不是一个炸弹,释放放射性的燃料氚,可能对环境造成威胁,氚可以与氧结合,产生放射性的水,这要是渗透到环境中可能造成危险。幸运的是,没有几克的氚现在在使用中,因此泄漏会很快稀释。,

氦三是我们终极的聚变能源,但实现氦三聚变即使在规划中也属于第三代,即按正常来考虑它的实现是比较困难的,那么请问是什么原因?

3983金沙官网:人造日光,这颗星球上发掘了一种神秘物质。所以,我们只是告诉你有几乎是将有无限的能量,在不牺牲环境的情况下,只需要使用简单的水。那么,有什么内幕吗?成本。我们根本不知道,聚变发电是否商业上可行,即使可以做到,建造它也可能十分昂贵,它的主要缺点就是这项技术并没有被证明可行,这是一个十亿美元的赌注。这些钱用在其他已被证明有实用性的清洁能源上可能会更好。也许我们应该减少损失,不过嘛,当回报是产生无限的清洁能源时,或许冒这个险还是值得的?

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【本文由“科学探索怪”发布,2017年4月8日】

比结合能:强作用力是原子核中质子与中子节能的力量,原子核中质子与中子的数量越多,需要将其分开的能量就越大,元素的结合能与质子与中子数之比就是比结合能!

从氘、氚到氦元素的比结合能是节节攀升的,简单的理解就是氘氚实现核聚变相对比较容易,而氦要实现聚变所需要的能量就会高得多!因此在那个氘氚核聚变还在天上飞的时候就奢望氦三聚变,似乎还早了一点!我们也记得前苏联物理学家、托卡马克之父Lev Artsimovich曾经说过一句很黄很暴力的名言:

“当整个社会都需要的时候,聚变就会实现!“

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好吧,我们现在已经很需要了,因为再不实现,人类就要将地球在数十亿年间积累的化石燃料消耗殆尽了,不仅如此,还会把地球搞得乌烟瘴气,这后果很严重!啥时候能实现啊,给大神您烧高香了哈!

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