「雷神索尔崛起」如果可控核聚变实现了,那么我们的生活将发生什么地覆天翻的改变


其实人类已经掌握并且部分应用可控核聚变技术了 。 问题是目前点燃核聚变和维持反应所投入的能量大于核聚变反应产出的能量 。 这好比你开了家工厂 , 机器运转起来、产品卖出去了但财务上还是亏损、没有净利润 。 虽然还不能用于发电 , 但不等于目前可控核聚变完全没用 , 很多中子源就是借助氘-氚核聚变来产生中子辐射 , 而中子辐射能生产稀有放射性同位素等 。 中子源主要是用粒子加速器让氘-氚猛烈碰撞产生聚变 , 或者使用静电惯性约束核聚变 。
有些静电惯性约束聚变很小巧简单 , 国外高中生搞的核反应堆就是简易的静电惯性约束聚变堆 , 那类东西叫Fusor 。 原理就是用高压电场吸引正离子(在这里被剥离电子的燃料原子核)往中心冲撞 , 撞上的幸运儿就能产生聚变了 。 可以这么说 , 在某些情况下造核聚变反应堆比裂变堆容易多 。
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静电惯性约束核聚变原理
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Fusor
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简易静电惯性约束聚变堆——Fusor系统示意图
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由于功率很低 , 产生的远紫外线、X射线和中子通量也很低 , 所以只要不是你拿这个当台灯一直待旁边就没事 。 我想一般人玩玩这个所受的电离辐射计量可能还不如X射线安检高 , 安全合法 , 燃料可以通过电解重水和拆氚光管获得 。 有人觉得只是单纯的气体放电发辉光 , 请问你家的气体放电灯会产生X射线和中子?检测到中子辐射就证明发生了聚变 。
好了言归正传 , 题主问的是核聚变能源 , 是能发电、驱动交通工具的那种 。 我觉得核聚变实现能量净利润产出后 , 初期建核聚变发电站可能就像当年建三峡一样宣传的很美好、能让电价如何便宜 , 实际上生活照过 。 请问用大自然力量无需消耗任何燃料的风电、水电做到廉价了吗?
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毕竟第一代可控核聚变燃料用的是劳森系数最低最容易点燃的氘(重氢)和氚(超重氢) , 其中氘虽然自然界广泛存在包括海水里都有 , 然而需要费力分离提炼出重水然后电解 。 氚由于半衰期为短暂的12.32年 , 所以大自然中不存在 。 需要把锂6用中子轰击转换才行 。 且有不小的放射性所以价格昂贵 。
氘-氚聚变反应产生的70%以上能量都是危险的中子辐射 , 个人DIY的Fusor的中子辐射没啥但功率大起来后中子辐射就很可怕了 , 能像子弹一样破坏材料微观结构的晶格导致中子脆化 , 还能把原本没放射性的物质转换成放射性同位素 , 这叫中子活化 。 中子辐射电离能力强 , 对生物很危险 。 所以就有了中子弹 。
虽然磁场、电场能把聚变等离子体和反应堆容器分离隔绝 , 然而大功率下其电磁辐射(从红外到X射线)以及中子依旧会带来强烈的加热 , 温度可比肩喷气引擎燃烧室 。 同时耐受中子轰击和强烈加热同时保持可靠性对工程学是挑战 。 需要定期更换被中子损害带放射性、强度脆化的部件加上处理放射性的氚燃料等成本 。 燃料成本、技术含量、维护成本等导致在相当一段时间里可控核聚变发电不会很便宜 , 也使用放射性燃料也产生放射性废物(中子活化的废弃物 , 当然放射性比核裂变的乏燃料低很多)不是完全洁净的 。
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