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“永远的50年”,他们为何如此执着?

发布时间:2015-12-16 10:05   

聚变能取之不尽,用之不竭,被称作是人类的终极能源。国际热核实验反应堆(ITER)由中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国计划被称为人造太阳计划,被认为是聚变能向实现商业聚变堆迈进的一个必要步骤。

但我们看到的却是,

它的成本将要超过500亿美元,是最初估计的10倍,

而且在2027年之前,还无法开始它的首次加燃料实验,比原定计划落后了11年,

我们看到,全世界各国都投入了大量的物力和财力来进行聚变研究,但聚变的说法是50年又50年。你或许在纳闷,聚变研究为什么如此受到科学家们的青睐?为什么各国要花费大量的人力财力进行聚变研究?

那么,咱们今天来聊一聊,科学家们为什么对聚变如此执着。

众所周知,化石能源储量有限,总有枯竭的一天,而且会造成环境污染。相信大家对雾霾已深有体会。

那你说,太阳能好,家家户户都用太阳能热水器,既方便又安全。的确,每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤,其总量属现今世界上可以开发的最大能源,可以说太阳的能量用之不竭。但是!Attention please

虽然到达地球表面的太阳辐射总量很大,但它的能流密度很低,要想得到一定的能量,往往需要面积相当大的一套收集、转换和储能设备,造价较高且不易于大规模应用。目前建成的太阳能电厂转换效率低,且装机容量小。澳大利亚在2008年启动的太阳能电厂建设计划中,该太阳能电厂称为当时全球最大的太阳能电厂,其年发电量仅250MW

而且,白天有太阳,晚上呢?刮风下雨呢?

你又说,水电也好啊,没有污染,也没有危害。

非也,非也!

水电开发造成水流减缓和水域富营养化,引起水域小白菜疯涨,生态系统遭到严重破坏,大量上马水电改变了当地生态。这是不争的事实。

那风电呢?风电总该好了吧,大自然中的风就在那里,不用白不用嘛!那你可知道风力发电带来噪声、视觉污染,而且比太阳能占用更多土地、更不稳定,成本高且可能影响鸟类?

而其他诸如潮汐能、地热能、生物能等,均存在能流密度低或地域限制的问题。这些可再生能源和新能源故有他们各自的优势,他们的发展也都需要大力提倡,但无法满足大规模、长久利用的需求。

下面我们再来说说核能。核能的显著优势在于高效,可集中发电,大规模应用。核能分为核裂变能和核聚变能。

目前核裂变能的应用已经在全世界范围内得到一定程度的发展和较高的重视。

但随之产生的问题也不容忽视。首先是人们都很关心的安全问题。尽管科学家们一再强调千分之一或者是10-6的概率,但对公众来说,核电厂就像是一个定时炸弹。

世界上本就没有绝对安全的概念。同样,任何一座核电厂都存在一定的放射性泄露的可能。而且核电站是需要人操作的,只要有人在,我们就无法确保人不会出错。万一哪天有个操作员喝多了酒,多开个阀门,少关个电闸之类的呢?当然这在现实中是不可能的,我是说可能存在的一些误操作,要知道迄今为止的重大核事故,基本都是人为失误所致。

其次是核燃料,地球上铀矿的储量是有限的,总有用完的一天。此外,还有核废料问题。在裂变堆中会产生大量的核废料。前一阵子有个在网上特别火的文章,说“…核废料的污染长达20万年!没想到吧?40年发电,20万年污染!”反驳批判的话在此我们不多说,但是核废料问题却真真切切的存在。为了解决这些核废料,具有强大嬗变能力的加速器驱动反应堆系统正在研究。但如果有一个反应堆,可以在释放大量能量的同时不产生核废物,那想必是极好的。

由此人们想到了聚变能。聚变反应有很多种,但目前公认的比较容易实现的聚变反应是氘氚聚变。

该反应的燃料是氢的同位素氘D和氚T。据测算,地球上仅在海水中就有45万亿吨氘。1升海水中所含的氘,经过核聚变可提供相当于300升汽油燃烧后释放出的能量。

至于氚,虽然自然界中不存在,但靠中子和锂的作用可以产生,而海水中也含有大量锂。地球上蕴藏的核聚变能约为蕴藏的可进行核裂变元素所能释出的全部核裂变能的1000万倍。

因此,可以说聚变能是取之不竭的能源。而且,聚变能是相当清洁的,不会产生化石燃料电站所释放的二氧化碳和氮氧化物等,其燃料生产不使用放射性物质,也不产生长寿命高放射性的废物,在运行过程中的放射性也很小。此外,聚变能还是相当安全的能源。燃烧等离子体一旦建立,任何运行事故都能使等离子体冷却,从而使核聚变在短时间内熄灭。即使发生最糟糕的核聚变灾害,也不至于对电厂周围的居民产生重大危害。

所以,科学家们对聚变的痴迷和执着还是有一定道理的。毕竟它既安全又高效,还取之不尽用之不竭,这样的能源,谁不想有呢?

能源利用是大事,是人类发展的根本保障。我们的科学家们,志在揭开“终极能源”神秘的面纱。对他们而言,科学探索是他们的快乐,他们严谨求实、开拓创新、怀疑批判,他们拥有迷人的才智和严谨的科学品格,让人们更加深刻地感悟到科学的真谛。

科学是推动人类进步的一个永恒的探索过程。在这条探索之路上,让我们多一点耐心,为他们的每一次成功喝彩,为他们的每一次跌倒加油。我们相信,聚变不会再是50年,他们的执着追求,能带领我们走向更加美好的未来。


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