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可控核聚变如果实现了,人类社会会有什么变化?

电脑版   2020-11-26 10:44  

可控核聚变如果实现了,人类社会会有什么变化?:可控核聚变带来最直接的好处就是可以更加安全地使用核能。我们先来说说现在的和核电站。现在的核能发电是利用铀

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可控核聚变带来最直接的好处就是可以更加安全地使用核能。

我们先来说说现在的和核电站。现在的核能发电是利用铀燃料进行核分裂连锁反应所产生的热,再把热能转化为电能。这个过程中,首先需要有燃料,就是铀。这种放射性的核燃料,再其运输或者发电过程中都很危险,而且存量少价格贵。如果出现事故,核裂变过程很可能依然会继续,导致放射性事故。

那么核聚变就相对来说安全得多。核聚变不可以自主发生,我们通常说的核聚变是两个较轻的原子核聚合为一个较重的原子核,并释放出能量的过程。常见的燃料就是氢的同位素,这些原料在自然界中大量存在。并且这个过程中没有其他放射性废料,也没有长期的辐射。并且可控核聚变是一种主动的过程,没有足够的能量发生聚变,那所有过程就会停止。

为什么氢弹可以利用核聚变,而电站就不能呢?因为氢弹的核聚变,首先要引爆一个小型核裂变的核弹,然后利用这个能量来引发核聚变。当然,这个过程不可控,轰!氢弹爆炸了。

所以现在的技术难题是怎样安全地达到核聚变的条件,怎样获得几千上亿度的高温来启动核聚变,怎样约束并且利用这个过程。

如果这个问题解决了,有了可控核聚变,核聚变电站可以更加安全地替代掉核裂变电站。届时我们不用担心核电站选址的问题,不用担心辐射,不用担心事故导致核泄漏。

有了大规模建设核聚变电站,人类的能源问题将会得到一个质的突破。这时我们的交通工具可能都要抛弃汽油了,全部用廉价的电能。工业生产更加放得开,因为不再需要烧煤或者其他有污染的发电方式。

2012年7月10日,中国可控核聚变实验装置获重大突破,中科院等离子体物理研究所,东方超环超导托卡马克2012年物理实验顺利结束。科学家们利用低杂波和离子回旋射频波,实现多种模式的高约束等离子体、长脉冲高约束放电,自主创新能力得到较大提高、获得多项重大成果。

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科学家为什么研究核聚变。因为核聚变能源是最卫生最环保的清洁能源。如果能连续实现稳定可控的核聚变,人类就可以不再发愁能源供应,不再污染环境,那是多么理想的能源啊!而且,你可以想象生活在无污染的环境是多么令人向往。那时候,人们不再需要开采煤炭,不再使用石油。不再看到发电厂的烟筒冒出黑烟或白烟。

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这个问题很简单,也很复杂。

往简单了说

实现可控核聚变之后,核能就真正变成了清洁,廉价的能源了。那么石油,天然气,煤炭等矿石能源将逐步退出历史舞台。水会更加清澈,天空也会更蓝。

另外,当能源变得廉价之后,更多的机器会替代人类,各项工程造价也会很便宜,到处也能像美国那样,随时开着灯。物质上,我们会有一次巨大的提升。

往复杂了说

当可控核聚变实现之后,能源变得廉价,那么石油天然气这样怎么办?别忘了,他们也是化工原料,我们的衣服,路面,大量的塑料,橡胶等等,都是从这些里面来的。当大量的炭化合物不被用于能源,就会有大量作为日常用品,出现在我们的生活中,物质将会前所未有的丰富。

当电能非常廉价后,人们开始疯狂的从燃气燃油设备像用电设备转换,用电器将会进一步发展。倘若可控核聚变的体积能够得到控制,那么星际旅行也能成为现实。

当可控核聚变实现后,氘氚将会成为人类争夺的下一个战略资源,而月球上富含这两种资源,月球,必将成为人类下一个角逐之地,而往返月球的频繁,能够有效推动航天技术的发展,太空旅行,将有可能成为潮流,人类,会很快走出地球。

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如果可控核聚变实现了,人类可能会更加谨小慎微地使用能量,因为我们的文明还不足以逃脱地球生态的自然选择,破坏地球的平衡意味着灾难甚至是灭亡。

如果能达到卡尔达肖夫指数的2级文明(2级文明能够利用行星所围绕的恒星所有的能量),但实际上我们离达到1级文明(1级文明能够利用行星的所有可用能量)还有几百年。

核聚变如何释放能量

聚变产生的能量来源于两个轻的原子核融合为一个重原子核时产生一点点的质量亏损,而这损失的一点点物质会变成巨大的能量释放出来,释放的能量是光速的平方倍(质能方程E=m*C^2)。

由于原子核都带正电,互相之间有静电斥力,在一般条件下核聚变是不会发生,只有在超高温、超高压的条件下才会发生。这样说小伙伴们可能很难想象核聚变的困难程度,目前人类已知熔点最高的钨只有3000多度,而核聚变想要发生温度需要达到数千万摄氏度,所以氢弹都是用原子弹引爆的,先通过裂变达到聚变的条件,再通过聚变放出更大的能量。

1968年苏联公布了一种基于托卡马克构型的磁约束核聚变装置,其内部的燃料可以达到惊人的800万度。

把核聚变燃料做成等离子体(即原子核和电子分离都可以自由流动),再用超强磁场约束等离子体,让它们悬空高速旋转而不跟容器直接接触就不会烧穿容器。点火时采用惯性激光约束点火,即点火时先把聚变燃料放在一个弹丸内部,再用很多束超强激光照射弹丸瞬间达到高温,弹丸外壁蒸发掉并把核燃料向内挤压。

自此,各国都开始纷纷建造自己的托卡马克装置,磁约束核聚变才开始走向研究正规。

托卡马克装置的最大难题是惯性激光约束点火和磁约束相互矛盾

聚变燃料如果处于静止,就很难不把容器烧穿;如果处于运动中,聚焦点火又变得困难。这就是可控核聚变难度如此大的原因。目前最先进的超导托卡马克装置核聚变持续时间也只能达到分钟量级。

由35个国家合作在法国南部建造的世界最大的托卡马克磁聚变项目ITER,集成和组装超过一百万个组件(一千万个零件),ITER建设始于2013年,2015年建造成本已超过140亿美元,预计将在2021年完成建设阶段,并与2025年开始等离子体实验,2035年开始进行全氘 - 氚聚变实验。

通俗一些讲就是到目前为止人类依然在可控核聚变的门槛外徘徊,似乎一只脚已经跳到门槛里,但距离真正的可控核聚变一直都还有50年(冻住了)。

综上所述,核聚变很难实现小型化,只能转化为电能、热能等形式向外输送。耗费这么大人力、物力、财力、产地的工程所产生的电可能会比现在的电更便宜吗?但它确实可以永久性地解决地球上的能源问题,因为核聚变不会像裂变那样产生辐射。

为什么过度使用能源会破坏地球的平衡导致灾难甚至是灭亡

更多的能量,就意味着更多的高温和低温,这样会导致地球不可控的升温,虽然地球也在不断地向外散发热量,但地球还有大气层保温。

这种影响就像25亿年前能释放氧气的生物快速生产从而导致氧气大灾难一样。

地球的环境要保持有序,从根本上说,还要保证“熵”不至于太大。所以,在获得大量能源的同时,还需要提高地球的散热能力,或者减少太阳的辐射输入。

“熵”是一个抽象的通过运算推导出来的量,其物理意义代表系统的无序程度。比如:蜡烛燃烧、冰块融化、酒精挥发、食物糜烂等都是熵增加的过程。而与之相反的过程是熵减。

举个例子:

火力发电过程是:燃料化学能→蒸汽热能→机械能→电能,通俗一些讲就是燃料的燃烧产生热能来加热水,然后再由水蒸气推动发电机来发电。在在这个过程中,热能转换成电能的效率只能达到39%左右(燃油汽车的转换效率不到30%)。

其中有相当一部分的能量在转换的过程中被耗散掉了,变成了震动、噪音、热辐射等等,这部分在转换过程中耗散的、无法再利用的能量就是“熵”。

总结

由此可见,文明的发展除了解决能源问题之外,还要寻求与我们赖以生存的地球和谐相处之道,至少至今我们还未找到适宜人类生存的第二家园。


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谢谢邀请。

如果人类实现了可控核聚变,人类将代替造物主,成为太阳系的主宰。[大笑]

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那是人类在使用能源方面才真正走出第一步。

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世界会变得非常美好!人类不在依赖高耗能,高污染的不可再生能源生存发展。清洁能源使自然环境得到保护,将天蓝如海,水清见底。重现绿水青山,鸟语花香。地球也得以休养生息,实现可持续发展。可控核聚变又是中国对世界的一大贡献。但是,我们不能向往公开我们的研发技术,牢记历史的教训。我们的祖先发明了指南针,西方用它引导来到了中国,带来了一帮强盗。祖先发明了火药,西方就用它造出了火炮,轰开了中国古老的国门。使文明被践踏,民族被蹂躏。祖先发明了造纸,西方逼迫我们用它签下了丧权辱国的条约。

我们研究的东西,不用拿到西方的面前,没必要非得让他们认可。以后世界的制造标准,由中国来制定。世界的发展,由中国来引导。世界的秩序,重新洗牌!宁可青龙高万丈,不可白虎高半头。只有东方强于西方,世界才会祥和。世界的希望在东方,东方的希望在中国。

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1,电力会变得极度廉价,甚至免费

2,依靠免费电力,可以大力发展立体农业,地上100层,地下100层,全部用LED,农作物完全无公害,土地可大面积退耕还林还草。环境将恢复到史前。

3,依靠免费电力,资源回收,资源提炼,将不计成本,环境进一步改善。低品位矿藏可以得以开发。

4,人类将以指数的速度,将地球改造成机械化星球。几乎所有资源都可以分类存放。

5,可以大批量制造室外空气净化器,雾霾会在很短时间内消失。

6,石油几乎不再有人会去使用,电动车很快占领路面。

7,高寒地带,热带将变得宜居,空调不再奢侈。

8,电磁弹射卫星,空间站,太空城,太空运输,将高速发展。人类星辰大海的征途将启程。

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肤浅地设想一下,可控核聚变如果实现了,人类社会的发展和质量将是飞跃式的提升性变化。生产力水平会有颠覆性的变化:生产效率倍数提高,生产成本倍数下降,毋须再对地球开场剖腹、近乎无限的索取,首先是不再挖煤,其次是不再抽取石油。可能从小的电动自行车到巨型轮船,那个时候应该多是巨型游轮和巨型飞机以及巨型宇宙(太空)飞船吧,都不再为动力燃料而费事儿了。其次是不再担心环保问题,不烧油不烧柴不烧煤……近似于无穷多的电力能源以及便捷的产生输送和携带方式,给生产生活的效率质量带来突变…再次是可控核聚变技术可以解决困扰人类社会发展的生命之源~水资源的供应,有了足够的电力,就不必担心海水淡化的成本;有了足够的水资源和低廉的输送成本,沙漠资源的土地化扩大利用不再是奢望;人造光能的供给加上物质生产资料的极大丰富,粮食和蔬菜等的生产现状与产量将是几何级数的增加……是不是还有可能同步进步发展的其他方面呢?显然是有的,可以尽管想象。物质的极大地丰富是实现共产主义的基础条件,十分的令人企盼。但是,事物尤其是工业生产技术的两面性,我们是知道的,核爆炸、核污染、核伤害等后果是极其可怕的!核聚变可控技术,能可控到什么程度这是个大问题,负面的万一可能是永远都会存在的,一旦那个万一发生,可就全都玩完了!眼下,在一定的时间段内,可控核聚变技术的实现,如果被资本主义、帝国主义国家所领先,那将是人类社会的巨大灾难,他们必将其首先利用并投入于军事上侵略扩张,后果不敢想象。看看美国,再看看印度,宁可眼瞅着让疫情蔓延残害生命,也要不择手段穷兵黩武,无端对其他国家尤其是我国进行军事挑衅……从这个意义上说,可控核聚变技术还是晚一些出现的好,除非它的出现能够掌握在中国这样正义的人民的国家、负责任的大国手中。

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长期而论,生产、消费类用电成本会相降低,但短期不会有多少影响。火电建设受限,并逐渐关闭一部分。小型专业发电水电站逐渐关闭。大批內燃动力设备被淘汰,城市交通动力逐渐全电动。高耗能产业生产成本下降。生活用电设备种类大增。生产、生活排放的三废处理成本大降,生活环境以及生态环境变得越來越好。

总的说是会引起社会大变革。

当然,从可控到商业化还有很长的路要走。实验室的研究我国稍走得先一点,相信曙光即将来临。

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