按照质能方程式测算 , 1千克物质如果全部转换成能量 , 可得9亿亿焦耳的能量 , 相当于250亿度电 , 或者约2151万吨TNT黄色炸药 , 也就是21枚百万吨级核弹爆炸威力 , 正是按照这个理论 , 美国在1945年成功研发出了原子弹 , 这也使得人类开启了核能利用的新时代 。当然 , 这个时期研发出的原子弹属于不可控的核裂变 , 因为 , 原子弹的能量释放一瞬就没有了 , 为了能够有效收集和裂变的能源 , 科学家们通过不懈努力 , 终于发明和制造出了反应堆 , 这些各式各样的反应堆就能够使原子核裂变变得慢下来 , 人们就可以利用这些裂变过程中产生的能量来造福社会了 , 随着反应堆技术的成熟 , 和平利用核能的时代就到来了 , 最常见的可控核裂变利用就是现在遍布全球的核电厂 。
不过 , 核裂变的效率依然不高 , 要比核聚变低很多 , 而且有诸多限制 , 如核裂变所需矿产资源储量有限 , 开发提纯工艺要求高 , 难度大 , 且放射性污染大 , 废料难以处理 。在核发电站还频频发生了核泄漏事故 , 一旦发生核泄漏 , 将给人类和地球带来很大损害 。而核聚变相对核裂变 , 具有更安全、更环保、更高效的利用率 , 理论上来说 , 核聚变是没有核废料排泄和残留 , 几乎没有任何污染 , 而且原材料易得 , 取之不尽用之不竭 。
核聚变主要材料是氢的同位素氘和氚 , 氘在海水里储量非常丰富 , 约占0.003% , 全球海水总量约134亿亿吨 , 所含氘总量有40万亿吨之多 。1公升的海水中含有30毫克氘 , 核聚变所产生的能量相当汽油300升 。这样一来 , 仅地球上核聚变的原材料就足够人类使用几十亿年之久 , 由此可见 , 可控核聚变一旦研发成功 , 那将意味着人类就能够彻底解决能源危机了 , 当然 , 由于核聚变门槛非常的高 , 技术难题一时难以攻克 , 也正因为如此 , 虽然目前人类在可控核聚变的研究过程当中 , 取得了一定的进展 , 但是 , 依然远未达到商业化运营的需要 , 这还是需要有一个较长的研发过程 , 了解到这里 , 相信大家就已经找到答案了 。
为什么人类已经可控核裂变了 , 还要研究核聚变?核聚变能利用的燃料是氘和氚 。氘在海水中大量存在 。海水中大约每6500个氢原子中就有一个氘原子 , 海水中氘的总量约45万亿吨 。每升海水中所含的氘完全聚变所释放的聚变能相当于300升汽油燃料的能量 。按世界消耗的能量计算 , 海水中氘的聚变能可用几百亿年 。氚可以由锂制造 。锂主要有锂-6和锂-7两种同位素 。
锂-6吸收一个热中子后 , 可以变成氚并放出能量 。锂-7要吸收快中子才能变成氚 。地球上锂的储量虽比氘少得多 , 也有两千多亿吨 。用它来制造氚 , 足够用到人类使用氘、氘聚变的年代 。因此 , 核聚变能是一种取之不尽用之不竭的新能源 。核聚变释放的能量比核裂变更大 , 而且无高端核废料 , 可不对环境构成大的污染 。
在可以预见的地球上人类生存的时间内 , 水的氘 , 足以满足人类未来几十亿年对能源的需要 。从这个意义上说 , 地球上的聚变燃料 , 对于满足未来的需要说来 , 是无限丰富的 , 聚变能源的开发 , 将“一劳永逸”地解决人类的能源需要 。六十多年来科学家们不懈的努力 , 已在这方面为人类展现出美好的前景 。
氘是相当丰富的氢同位素 , 在海洋中每6500个氢原子就有1个氘原子 , 这意味着海洋是极大量氘的潜在来源 。仅在1L海水中就有1.03×10^22个氘原子 , 就是说每1Km3海水中氘原子所具有的潜在能量相当于燃烧13600亿桶原油的能量 , 这个数字约为地球上蕴藏的石油总储量 。经过计算 , 1升海水中提取出的氘进行核聚变放出的能量相当于300升汽油燃烧释放的能量 。
人类已经实现了可控核裂变 , 为何还要追求可控核聚变呢?人类通过实现可控核裂变建造了核电站 , 但是核电站对于我们人类而言还是远远不能够满足的 , 这个主要是因为随着我们组全规模的不断扩大 , 再加上我们生产力的提升 , 需要越来越多的能源 。而我们对环境造成的压迫也就导致了我们需要更多的清洁能源 , 但是可控核裂变并不是清洁能源 , 反而会有严重的辐射 。所以这就导致了我们对于核聚变成为了人类下一个攻破难点的存在 。
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