当前位置: 首页 >> 机械厂家

如果有世界末日只有核能靠得住

2022-06-23 来源:平顶山机械信息网

今年春节,《流浪地球》意外掀起大热,影片讲述了太阳即将毁灭,人类为了自救,克服万千险阻推动地球挣脱太阳引力,流浪到4.2光年外的半人马星系,重建家园的故事。

影片中,人类为了推动地球离开太阳系,建造了1万多座行星发动机,这些发动机高达11,000多米,比珠穆朗玛峰还高两三千米,每一台可产生150亿吨的推力,但是它们所用的燃料只是地球上最常见的石头,也就是电影中所谓的“烧石头”了。

在《流浪地球》的故事中,地球的旅途分为五个阶段,从整个流浪计划来看,地球在2500年的时间里需要消耗大量的能量,包括加速、减速阶段、行星发动机的耗能以及生活在地下空间所需要的能量。要提供这些能量,就要靠各种能源。

当今能源可分类为:化石能源、太阳能、风能、核能、潮汐能以及生物质能等,其中化石能源包括石油、天然气和煤炭。据统计,在2050年到来之前,世界经济的发展将越来越多地依赖煤炭。其后在2250到2500年之间,煤炭也将消耗殆尽,矿物燃料供应枯竭,能源危机将全面爆发。且不说这些能源能否撑到世界末日的那一天,很显然这些能源也远远不能满足推动地球流浪所需要的能量。

当地球逐渐远离太阳,地表温度也会慢慢降低。电影中地球表面的温度已经是零下80摄氏度。所以,太阳能也已不可取。风能、生物质能以及潮汐能因为能量太小,同样无法满足地球流浪的能量需要。

如果真的到了影片中所描述的世界末日,要驱动地球的能量来源当然只能靠威力最大的核能。所以《流浪地球》前半段剧情围绕CN171-11小队运送“火种”的剧情展开,而考虑到“火种”的作用是驱动地球的发动机,而地球发动机的实质其实就是一座聚变反应堆。

原子核中蕴藏巨大的能量。根据质能方程E=mc2,原子核之净质量变化造成能量的释放。如果是由重的原子核变化为轻的原子核,称为核裂变,如原子弹爆炸;如果是由较轻的原子核变化为较重的原子核,称为核聚变。一般来说,这种核反应会终止于铁,因为其原子核最为稳定。

聚变能是指小质量的原子核合成一个较大的原子核同时放出能量, 根据爱因斯坦质能公式,反应过程中出现的质量亏损转化为巨大的能量释放出来。因此,聚变能可作为支撑“地球流浪”的能量来源。

影片中提到了重核聚变,根据设定,行星发动机的燃料是用的岩石。岩石能够作为核聚变材料燃烧吗?当然能。不仅仅是轻元素可以聚变,理论上,任何原子序数低于铁的物质都可以进行核聚变反应。事实上,在恒星演化晚期,碳、氮、氧、硅等元素也可以通过核聚变转化为更重的元素,并释放能量。岩石的主要成分是氧(O)和硅(Si),所以,岩石当然可以用来进行核聚变反应的燃料。只是,它们发生核聚变反应需要的压力和温度是当下人类很难办到的。在影片中,我们看到燃料采集车直接挖取山石,而在影片的科学设定下,这些山石可能只需要简单的处理就可以作为引擎的核聚变燃料。

重核聚变简单来说,即是将石头中所包含的元素进行核聚变反应,使之释放能量运转发动机。影片中救援队拼死运送的火石,便是启动聚变反应的点火装置。火石在被点燃以后,会带动发动机燃料进行聚变反应,之后火石就会被消耗,而行星发动机将会持续不断的运作。

回归现实,我们目前说的核聚变是主要指由质量轻的原子(主要是指氢的同位素氘和氚)在超高温条件下,发生原子核互相聚合作用,生成较重的原子核(氦),并释放出巨大的能量。其实,利用轻核聚变原理,人类早已实现了氘氚核聚变——氢弹爆炸。

氘氚反应是最重要的聚变反应:

1千克氘全部聚变释放的能量相当11000吨煤炭。聚变能源实际上是取之不尽的、可供人类使用上亿年。但只有让核聚变反应按照人们的需要,长期持续释放,才能使核聚变发电,实现核聚变能的和平利用。

可控核聚变触发的条件非常苛刻,但可控核聚变非常清洁和安全,是人类未来能源供应的接近最终解决方案。科学家正努力研究如何控制核聚变,但是现在看来还有很长的路要走。

在科幻世界中,核能是人类完成驰骋宇宙、穿越黑洞等高难度动作的不可或缺的创作元素,而在现实世界中,核能也是未来能源的主力!总而言之,尽管大家对核电的发展还有疑虑,但是核电是目前安全和清洁的发电方式之一。目前我国核电发展再次进入正常轨道,也使得新一代核电技术的发展有了更好的空间,更先进的核能研究需要加速。

http://www.allove.com/

http://www.allove.com/

http://www.allove.com/

http://www.allove.com/

http://www.allove.com/

友情链接