科學家把宇宙文明分成7級,其中1級是“行星文明”,2級是“恒星文明”。
很遺憾,地球還處于0.7級文明,因為我們還無法掌握地球上的所有能源。
怎么突破?越來越多的信息都指向了“可控核聚變”,另一種說法是“人造太陽”。
別看地球上有多種能源,例如煤炭、石油、水能、風能等,但基本都跟太陽有關,例如風是由大氣冷熱不均而產生的,背后是太陽能。
那么太陽能是如何來的呢?
太陽內部無時無刻都在產生核聚變,兩個輕原子核聚合成一個重原子核的過程中,會釋放一股巨大的能量。
4個氫核 → 1個氦核 + 2個正電子 + 2個中微子 + 能量
據科學分析,太陽內部每秒鐘有6億噸氫轉化為氦,等效于 400萬噸氫燃燒釋放的熱量。
只要我們頭頂的太陽不熄滅,它就是能源的最終版本答案,所以,咱們想要實現文明層次的躍進,最好最直接的辦法就是也造出一個“太陽”,給我們提供源源不斷的能量。
核聚變需要高溫高壓環境,太陽內部溫度高達約1500萬攝氏度,壓強高達3000億倍地球海平面大氣壓,這樣的條件是人力能創造的嗎?
還別說,我們可以通過磁約束和慣性約束來實現。
例如磁約束,我們對一個密閉環形空間施加磁力,把內部離子鎖在里面,并且讓它們高速旋轉,期間會不斷發生碰撞,接著開始慢慢融合,從而達到核聚變的層次,我們從中獲得能源。
目前,中國全超導托卡馬克核聚變實驗裝置,創造了多項世界紀錄,標志著中國“可控核聚變”技術走在世界前端。
核聚變能產生強大的能量,并且產生的放射性有害物質較少,一旦完全掌握,這也意味著地球文明介于1級和2級文明之間。
自然界中,實現核聚變反應難度較低的是氫的同位素(氘與氚)。
氚的應用十分廣泛,例如核武器中的氫彈,原理是利用核裂變裝置爆炸能量引發氘、氚等輕核的自持聚變反應。
說句題外話,跟其他放射性元素半衰期動輒數千萬年、數億年不同的是,氚的半衰期極其短暫,僅有12.3年。
一旦過了半衰期,威力大打折扣,氫彈就需要定期更換氚,每年投入往往都需要數億美元,我的意思是,當你聽說某個國家大量囤積氫彈,要么極其舍得投入成本,要么就是假消息。
除了核武器要用氚之外,它還能被用來追蹤,例如用氚來標記水分子,科學家能研究地質水循環,又或者氚還能被用來照明。
簡而言之,氚被廣泛應用在生態研究學、醫學、航空航天、制造業、軍事等領域。
那么氚有多少呢?
地球上的氚只有2公斤,其中10克在大氣中,13克在地下水中,其余都在海水中。
2公斤的氚能干嘛?別說用來充當“人造太陽”的原材料,滿足其他領域的需求或許都不夠。
其實大家不用擔心,雖然地球上的天然氚只有2公斤,但我們卻能通過人工制造來生產氚。
第一種辦法,可以用中子轟擊鋰-6原子核,把鋁鋰合金放入反應堆中,用低能量中子去不斷轟擊,就能產生氚。
- ?Li + n → 3H + ?He + 4.78 MeV
目前美國橡樹嶺國家實驗室和俄羅斯Dimitrovgrad研究所,正在采用這種辦法,優點是成本低,缺點是對技術要求高,無法穩定生產氚,美俄的年產量低于2公斤。
第二種辦法,利用氘來俘獲一個中子,具體是將重水(D?O)中的氘,在吸收完一個中子后就會形成氚,接著用電解和低溫分餾技術提取出來即可,每一公斤重水一年能獲得0.005克氚。
當然了,其他辦法也有,例如從核燃料后處理廠廢物中提取等,基本都屬于“吃力不討好”。
不過總的來說,氚雖然每年生產量不高,但好在成本也很低,只有2.5萬美元/克,要知道,氚這類元素每一克都能迸發出巨大能量,所以年產2公斤就很不錯了。
由此可見,地球文明想要實現突破,就需要不斷攻破“可控核聚變”技術,雖然天然氚儲量有限,但好在人工氚已經能滿足需求。
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