人造小太阳是个啥,现在到底造出来了吗,发展前景如何?

2024-10-31 15:23:50
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网友(1):

有人看到媒体网络上老说科学家造出了人造太阳,很是担心会不会对人类有害,理由是太阳发热会加速低温,很担心把地球烤焦了烤糊了,人类就没办法活命了。而且还把这种可能当做“科学也是双刃剑,造福人类的同时也可能摧毁人类”的证据来提出。

其实有这种认识的人完全没弄清楚人造太阳是个啥玩意,只是凭着生活常识中天上有个太阳,就认为人造太阳是在地上或不远的空中再造一个太阳。这样,就形成天上有个太阳,地上也有个太阳,古代的九个太阳被后羿射掉了,现在又来造一个太阳,这不是人类作死吗?

这是民科思维,按生活常识来理解科学只会钻入死胡同。

我们要了解科学事物,尤其是一些比较前沿高深的科学事物,一定要学习,通过虚心学习才能够渐渐了解了。千万不要以为“窥一斑而见全豹”,把生活中一些日常生活逻辑随意乱套,否则就会陷入胡思怪想之中。

人造太阳是过分夸张了,不可能做出来的,因为太阳太大了,大得让一些缺乏科学素养的人无法想象。我们地球只有太阳质量的0.0003%,人类连月球都造不出,怎么能造出太阳呢?所谓人造太阳,准确称谓是“人造小太阳”,这种人造小太阳只是有点太阳性质,完全无太阳之实。

说穿了,就是在一个密封容器里,创造出氢核聚变的条件,模仿太阳内部核聚变的情况,并且让核聚变能量可控的缓慢释放,利用这种巨大能量解决困扰人类多年的能源危机,发展人类文明。

因此这个所谓人造小太阳,只是在容器内部发生着超高温的等离子火球持续燃烧,在设备外面一点也看不出有任何太阳的样子。

太阳核聚变与人类可控核聚变有很大区别。

太阳像所有恒星一样,核心每时每刻都在进行中核聚变,正是核聚变所激发出来的巨大能量,支撑恒星保持着稳定的主序星状态(上图)。太阳中心压力达到了地球海平面的3000亿倍,温度达到1500万K,在这样环境下,氢原子电子被剥离,露出了光秃秃的原子核,核子们被挤压在一起,发生融合,同时释放出巨大能量,这就是氢核聚变。

在地球上,无法形成3000亿个大气压,因此要实现持续的氢核聚变就需要更高的温度,这个温度要达到1亿K。也就是说,人类弄的可控核聚变温度比太阳核心温度还要高出近6倍。

但人类可控核聚变也是氢核聚变,形成超高温的等离子态,有点像太阳内部的核聚变,因此人们就它称为“人造小太阳”。

核聚变是比核裂变效率高5倍多的能源。

原子弹采用的是核裂变技术,人类自从研制成功原子弹以后,很快就把可控核裂变推上了社会引用,核发电就是个典型例子。但可控核聚变的研究却难多了,进展也很缓慢。

核裂变质能转化率只有0.13%,而核聚变质能转化率达到0.7%,比核裂变要高出5倍多,而且核聚变的原材料容易得到,储量丰富,且核聚变不会产生污染,是最清洁的能源,因此人类朝思梦想着尽快掌握可控核聚变技术。

我们知道,不可控氢核聚变人类早就掌握了,就是氢弹爆炸,这种爆炸惊天动地,虽然也是核聚变巨大能量的释放,但“轰”的一下就炸完了,除了威慑和杀人,几乎没有其他用处。要想造福人类,解决人类能源危机,就要让核聚变的巨大能量慢慢释放,通过发电等做功方式服务社会。为此,科学家们穷尽所能研究了几十年,还没有成功。

可控核聚变实现起来很困难。

要知道,我们迄今发现的任何元素都无法经受住太阳表面6000K的高温,也就是说已知地球上的任何物质,在这种高温下都会被迅速溶解气化。而我们地球上在无法获得几千亿大气压的超高压情况下,要实现连续可控核聚变需要达到亿度高温,这个温度是太阳表面温度的16000倍!

有什么容器能够束缚住如此高温的等离子体呢?经过长久摸索,人们找到了几种方法,即:重力约束、磁约束、惯性约束。当然这些都是非物质容器,目前的实验采用得比较多的是磁约束。就是制造一个磁场陷阱,把带电的高温等离子体约束在这个“陷阱”中燃烧,不让其与任何容器表面接触,这样容器就不会被气化掉了。

磁约束比较典型的装置叫托卡马克,就是上图的这种装置,这看起来像太阳吗?

虽然约束核聚变高温等离子体的方法找到了,但还有许多问题要解决。目前实验的进展是,点火实现了核聚变,温度达到1亿度,输出功率大于输入,可以维持一个短暂的核聚变时间。在这个领域,中国走在了世界前列,在全超导托卡马克装置上,2017年7月3日,实现了稳定的101.2秒稳态长脉冲高约束等离子体运行。

101.2秒就是世界纪录,可见可控核聚变还在艰难的爬行,任重道远。但这种重大突破,起码证明了可控核聚变是可行的,是有希望的。有人预测,将核聚变推上社会商业化运行,至少还需要50年。

实现可控核核聚变是人类梦寐以求的新能源。

这是人类从石化能源时代走向核能时代的标志,是一次文明升级。人类已经长期受到能源危机的困扰,许多人把希望寄托在可控核聚变上,这是因为石化能源储量有限,不可再生,且污染大,对环境破坏严重。而在地球上,可控核聚变的燃料储量太丰富了,且是无污染的清洁能源。

可控核聚变的主要燃料为氢的同位素氘,每升海水中含氘约30毫克,通过核聚变产生的能量相当300升汽油的能量。就那么一矿泉水瓶子海水,就相当300升汽油,可怕还是可喜?地球上海水储量达到1344120000000000000立方米,每立方米海水含有氘30克,海水中的氘总储量达到40万亿吨之多。

2019年,人类消耗的能源折合石油约100亿吨,只相当消耗氘1000吨。按照这种算法,海水中的氘可供人类使用400亿年。看起来似乎一旦核聚变实验成功,推向社会运用,人类所需能源就取之不尽用之不竭了。其实这种想法还是错误的,因为人类文明在不断提升和发展,而每提升一点点,人类的能源消耗量就要呈几何数级增长。

因此,核聚变能量并非人类文明发展的终极能量。

根据卡尔达舍夫宇宙文明分级理论,是以能量消耗为标尺来衡量文明程度的,他把宇宙文明分为三个等级。根据这个理论测算,我们人类文明才达到0.73级,能量消耗才达到2x10^13瓦/秒,要达到一级文明水平,能量消耗要达到1.74x10^17瓦/秒,还需要在现在基础上增长8500倍;而要达到二级文明,能量消耗要达到3.86x10^26瓦/秒,则需要在现在能源消耗基础上增长19.3万亿倍。

从上述描述,我们可以简单计算出,到了二级文明,地球所拥有这点海水中的氘所蕴含的能量,只够人类使用0.76天,就更别说三级文明了。所以我们看问题说话必须用发展的眼光,否则就不符合科学精神。

人类进入二级文明时,巨大的能量消耗只有太阳本身才能够提供,因此部分科学家们认为,建造包裹太阳的戴森球是人类走向发展的必由之路。当然要实现二级文明,如果人类没有毁灭的话,还需要奋斗5000年的时间。

扯这个人造小太阳扯远了,就此打住,感谢阅读,欢迎讨论。

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网友(2):

其实就是核聚变反应,中国新一代“人造太阳”已经通过了重大科技基础实验验收,这个发明,有可能实现太阳能源取之不尽,对我国未来科技发展具有重大意义。

网友(3):

人造小太阳就是模仿太阳的样子和太阳的原理制造的一颗可以发光发热的球体,现在还没有造出来,发展的前景挺好的,但是造出来是需要时间的。

网友(4):

没有,也是不需要造太阳了,这是民科思维,按生活常识来理解科学只会钻入死胡同。