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2019年上映的电影《流浪地球》为中国的科幻电影创造了“开门红” , 而在剧情之中 , 有一条清晰的主线 , 就是“修理行星发动机” 。 那么 , 这个高度为11千米的行星发动机 , 是靠什么运转的呢?正是核聚变 , 毕竟以传统的化石燃料的效率来看是无法达到这一标准的 。
电影《流浪地球》中的行星发动机
从这一设定来看 , 核聚变产生的能量确实是非常大的 , 它也常常被人们称之为“未来能源”或者“终极能源” 。 核聚变能为这个世界带来不少改变 , 而与咱们老百姓关系最密切的就是利用核聚变发电 。
那么 , 如果核聚变研究成功 , 电费会变成多少钱一度呢?是直接降至几分钱还是不要钱了呢?
普通常见的发电方式——利用太阳能发电
终极能源——可控核聚变虽然一直以来人们都会“闻核色变” , 但不可否认的是核能确实是一种十分重要的能源 。 核能简单来说就是通过“核反应” , 然后让原子核释放出能量 。 一般来说 , 核能只能通过三种方式来释放 , 分别是核裂变、核聚变和核衰变 , 而咱们今天要聊的就是核聚变 。
核能的其中两种开发方式
目前大家熟知的那些核电站 , 都是利用核裂变进行发电的 , 不过核裂变不仅会制造出具备污染性的核废料 , 其释放的能量也比不过核聚变 。 因此 , 人们现在的重点关注对象是核聚变 , 准确点儿来说是“可控核聚变” 。
西交利物浦大学化学系丁理峰博士说:“核聚变反应释放的能量比核裂变更大 , 所以核聚变更难控制 。 但相对于核裂变而言 , 核聚变反应不会产生长期且高水平的核辐射 , 不产生核废料 , 而且反应产物是无放射性污染的氦 。 ”
利用核裂变发电造成空气污染
有人可能不理解 , 为什么一定要加上可控这个前缀 。 这是因为人类早在上世纪时就已经实现了核聚变 , 比如氢弹的爆炸 , 但是这种核聚变是不受控的 。 想让核聚变为人类的日常生活服务 , 变成可以运用的能源 , 那就一定要对其加以“控制” 。 毕竟大家都明白 , 有些“猛兽”必须要被关在“笼子”里 。 那么 , 可控核聚变到底有怎样的优势呢?
利用核聚变发电模型图
首先就是可控核聚变的“原料”十分充足 , 现在常说的核聚变一般是通过氢原子的同位素 , 也就是氘和氚原子进行聚合之后产生巨大能量 。 而氘在海水当中广泛存在着 , 这就意味着人类如果真的实现了可控核聚变 , 原料的供给应该还是十分充足的 。
其次可控核聚变的能量释放率非常高 , 仅仅1升海水就可以产生300升汽油才能产生的能量 。 这种恐怖的能量释放 , 使得它一度成为了人们心中的“终极能源” 。 当然 , 也有人指出那核聚变的发电作用呢?
1升海水通过聚变反应产生的能量相当于300升汽油
最后就是可控核聚变是一种清洁能源 , 它不仅不会产生煤炭燃烧过后挥发的二氧化碳或者二氧化硫 , 其产生的“废物”也不像核裂变那样有着强污染性 。 在聚变完成后 , 其产物惰性气体氦 , 完全没有放射性 。
一座100万千瓦的核聚变电站 , 每年耗氘量只需304kg 。 据估计 , 天然存在于海水中的氘有45亿吨 , 把海水中的氘通过核聚变转化为能源 , 按目前世界能源消耗水平 , 足以满足人类未来几十亿年对能源的需求 。
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