可控核聚变一旦实现,地球上的氚会被用光吗?本来就只有几公斤

魅力科学君 2024-02-14 10:58:58

核聚变是一种极为强大的能量来源,毫不夸张的讲,如果实现了可控核聚变,那人类文明就将会出现飞跃式的发展,正因为如此,科学家们也一直在致力于可控核聚变的研究。

简单来讲,核聚变反应其实就是较轻的原子核聚合成较重的原子核的过程,在已知宇宙中的所有元素中,氢元素的结构最简单,丰度也是宇宙第一,并且远远超过其他的元素,因此氢元素自然也成为了人类研究可控核聚变的首选原料。

氢有三种同位素,即:氕(H)、氘(D)、氚(T),其中氕原子核中只有一个质子,氘原子核中有一个质子和一个中子,氚原子核中则有一个质子和两个中子。

就目前的情况来看,可控核聚变主要研究的是氘和氚的核聚变,至于氕的核聚变,则因为其发生核聚变需要的条件过高而暂时没有研究。所以我们也不难想象,如果未来人类真的实现了可控核聚变,应该是会大量消耗氘和氚的。

地球的海洋中蕴含着大量的氘,根据科学家的估算,其总储量大约有40万亿吨,所以我们不必为氘的来源发愁,但问题是,氚却是一种不稳定的同位素,其半衰期只有大约12.43年,而地球上的氚主要由宇宙射线产生的,其生成氚的效率本来就很低,再加上衰变,因此地球上的氚其实极为稀有,科学家估计,其总储量也就只有几公斤。

这就不免会令人担心,可控核聚变一旦实现,地球上的氚会被用光吗?毕竟本来就只有几公斤。实际上,我们根本就不必为此感到担心,因为虽然地球上自然存在的氚少得可怜,但我们却可以用人工制造氚。

首先,我们需要简单了解一下宇宙射线是如何在地球上产生氚的。

所谓宇宙射线,是指来自外太空的高能亚原子粒子,在它们之中,有可能存在着快中子(能量极高的中子),当快中子轰击地球大气层中构成气体分子的原子时,就可能将其原子核“击碎”,而一部分“碎片”,就可能形成氚,比如说快中子轰击大气层中的氮-14原子核时,就会生成碳-12和氚,而这就是地球上自然存在的氚的主要来源之一。

实际上,这其实就是人工制造氚的原理,不过由于我们很难制造出像宇宙射线那么高能量的中子,就算能够制造,也需要极高的成本,因此用中子轰击氮-14原子核来制造氚还不现实。怎么办呢?当然是找一种能够在较低能量的中子轰击下,就可以产生氚的元素。

在过去的日子里,科学家已经找到一种非常符合这种条件的元素,那就是锂。科学家发现,锂-6原子核在被较低能量的中子轰击之后,就可以稳定地生成氦-4和氚。然而即使是用这样的方法来制造氚,其成本也是挺高的,这又应该怎么解决呢?其实有一个巧妙的办法。

需要知道的是,氚氚核聚变的过程可以简单地描述为,一个氘原子核与一个氚原子核发生聚变,然后生成一个氦-4原子核和一个中子,这也就意味着,氚氚核聚变本身就是一个良好的中子发射源。

所以我们只需要将锂-6放置在可控核聚变反应装置的内壁,就可以借助氚氚核聚变释放出的中子来重新生成氚,而这些重新生成的氚,又可以被收集并用于下一轮的核聚变反应,这样就实现了氚的循环使用,进而大幅地降低了可控核聚变的成本问题。

可以看到,这就相当于锂-6代替了氚,成为了被消耗的原料。实际上,科学家已经证明这种方法是可行的,所以我们的问题就变成了,可控核聚变一旦实现,地球上的锂会被用光吗?

事实上,与只有几公斤的氚相比,地球上自然存在的锂可就多了去了,相关统计数据表明,截至2023年,全球已探明的锂资源储量可达9800万吨,另一方面来讲,地球的海洋中还蕴含着大量的锂,根据科学家的估算,其总储量大约有2600亿吨,只不过由于海水中的锂浓度很低,我们目前暂时还不能做到有效的提取。

地球上自然存在的锂有两种稳定的同位素,分别是锂-6和锂-7,其中锂-6的相对丰度约为7.59%,尽管它们所占的比例相对较小,但在如此大的基数面前,其总量还是非常可观的。

所以我们可以乐观地认为,在人类实现了可控核聚变之后的几十万年时间里,都不用担心地球上的锂会被用光。可以想象的是,在几十万年之后,人类应该早已掌握了基于氕的可控核聚变,而氕在地球上乃至于宇宙中,都可以说是随处可见,所以到那个时候,人类就更不用担心原料问题了。

25 阅读:24217
评论列表
  • 2024-02-16 20:50

    最可怕的是:我们全世界的人类都在不知不觉地加入培训Ai智能,甚至深陷其中却不自知正在培训一个敌对人类强大的敌人。

    *一柱~擎天& 回复:
    哈哈哈哈你好幼稚啊
    痴心O_o 回复:
    不懂编程的外行在这杞人忧天,我这么跟你说吧,想要AI产生自我意识,几率差不多跟在一个新的星球上诞生出新的智慧生命难度差不多,现在所有的人工智能都只是个运行固定程序的人工智障,与其担心ai还不如担心你自己房贷车贷吧
  • 2024-02-18 17:14

    照人类目前文明发展的进程,100年后都不知道会是啥样 如果真的实现能源廉价自由,那世界才是丰富多彩到惊艳

  • 2024-02-19 18:20

    你们装B装完了吗?装完了你们不回去吃饭吗?

    这是个假名 回复:
    我就喜欢边吃边装
    用户10xxx62 回复:
    我都是吃饱了才装[得瑟]
  • 2024-02-16 00:49

    问题是用核聚变烧开水能突破星际一级文明吗?

    ZN06 回复:
    飞船的话得用惯性约束才行
    用户0ldfvzyklm 回复:
    还没正式开始呢,水就烧没了[笑着哭]
  • 2024-02-15 00:06

    小编你这个智商还是别发文章了!

    飘叶 回复:
    要不你发一篇大作给大家欣赏欣赏?来嘛
  • 2024-02-17 15:58

    还几十万年以后,几十万年之后人类早就不存在了说不定。说话这么大次次的,那还不如说我们到太阳上面去拿拿原料更方便,或者说到木星上去拿也可以呀。

  • 2024-02-16 17:42

    氦三也行,不过得登陆月球才行

    花式弃权 回复:
    登月、采集、返回,那成本比地球上获取还高,估计实际目的还是为了跑马圈地![哭笑不得]
    巨物的优势 回复:
    [得瑟]你要知道,一平方公里大,一米厚的月壤才能提取一公斤氦三。。
  • 2024-02-21 13:34

    给小编科普一下。核聚变是氕+氘→氚。记不住话,出国别说你是中国人,俺们丢不起这人。

  • 2024-03-22 08:12

    按宇宙理论,地球的能量主要接受太阳,原始社会到现在,人类都是使用地球吸收太阳能产生的产物。个人认为应该重视太阳能,

    逝者如斯夫 回复:
    太阳能的本质就是核聚变,所以应该开发核能,最好是三代核聚变
  • 2024-02-19 17:48

    上月球上采集氦3,核聚变,产生热能,架个锅炉烧水,用发电机让动能转为电能,再拉根电线从月球到地球,人类能用1万年新能源……实在编不下去了

  • 2024-02-20 09:14

    实现了可控核聚变我的工资能突破3000大关吗?现在1800,还有100的全勤奖

    好嘛~好嘛~ 回复:
    现在1800工资的工作比18000还难找吧?
    上帝 回复: 好嘛~好嘛~
    180不好找,1800还不是遍地都是
  • 2024-03-26 17:04

    吵吵,接着吵吵,我就喜欢看热闹

  • Alan 3
    2024-04-12 00:34

    钢铁侠就成现实了

  • 2024-02-17 16:29

    走入误区了,应该找暗物质

    密西比 回复:
    暗物质只是理论,而且跟现在的能源关系不大,应该是反物质吧!直接正反湮灭,100%的质能转换!比核聚变强多了!
  • 2024-02-17 21:31

    可能吗

  • 2024-02-18 11:07

    不能用氢吗?铁之前的元素都可以用来聚变,只看技术达不达得到而已

    清醒 回复:
    氘氕氚都算是氢是重氢。
  • 2024-03-12 18:22

    海水可以提炼!!

  • 2024-03-25 19:40

    海水堪比石油。只要你技术能达到。[笑着哭][笑着哭][笑着哭]

  • 2024-03-25 22:01

    HDT

  • 2024-03-25 18:01

    月球的潮汐能要是利用起来,能量无限啊

    巨物的优势 回复:
    [得瑟]效率太低。。
  • 2024-03-26 18:44

    AI进化的速度是几何倍的,地球最终要不就是人类搭载ai芯片提升脑力,要不直接上传意识做机械飞升

  • 2024-03-26 19:39

  • 2024-04-21 23:36

    我预言:百年内在坐的各位都将尘归尘土归土!

  • 2024-02-15 11:01

    氘氘反应还是氘氚反应?

    榴梿鸭 回复:
    从理论上,反应条件最低的是氘氚反应。当然先搞出氘氚最重要的。
  • 2024-02-15 07:03

    氦3才是最理想的核聚变燃料。

    一叶孤舟 回复:
    不能实现氢-1的可控核聚变都是徒劳。只有氢才能大规模廉价地使用
  • 2024-03-25 21:14

    进口日本辐射水就够了

  • 2024-03-25 16:01

    其实就是可控氢弹的

  • Fung 1
    2024-03-27 10:38

    上一个人类文明,也是这样自我毁灭的

  • 2024-04-03 19:12

    啥玩意都有用完的时候,就算把太阳搬过来,也有熄灭的那一天[得瑟]

  • 2024-04-06 13:23

    明天还有太阳是普遍规律,本质是不知道!根本原因也是不知道!!!没有人能证明明天还有太阳!只能敬畏绝对诚实的自然。意识有喜好和选择,物质是绝对诚实的。(所有的规律和观测结果都已是过去了。)……悖论斯坦吃饭和吃石头本质完全一致?按照质能方程,都是吃能量?水变油与质能方程哪个更迷人哪个更荒唐???到底是质量获得能量还是质量变成能量???

  • 2024-04-06 12:59

    质能方程,>>远大于,任何东西能变油+油能变任何东西。。。到底是质量获得能量还是质量变成能量???

  • 2024-04-06 21:12

    由于海水中的锂浓度很低,目前暂时还不能做到有效的提取。但可控核聚变成功后就有多余能量从海水提取锂了

  • 2024-04-14 21:42

    直接暗宇宙抽能量,无限能源

  • 2024-04-18 10:58

    后面应该是烧二氧化碳了,不用烧开水了

    剧毒 回复:
    推得动功率强大的发电机吗
    liyiyou 回复: 剧毒
    目前应该有试验堆了,除了温度低,其他和烧开水没区别。烧开水不就是加热水产生水蒸气推动蒸汽机么,这个就是加热液态二氧化碳来推动。
  • 2024-04-22 08:22

    氕不行吗?

  • 2024-04-27 18:48

    还不是烧开水?小型化不了[静静吃瓜]

  • 2024-02-15 23:06

    有本事你去用,都归你了

  • 2024-02-16 10:34

    放心 够你投胎到腻

  • 2024-02-16 23:43

    好在🈷️球上很多很多[鼓掌][鼓掌][鼓掌]

  • 2024-02-16 22:02

    核废水里就有,但是可控核聚变需要的是氦3.

  • 2024-02-17 21:13

    修仙才是正途

  • 月球上多的是啊

  • 2024-03-02 19:40

    从月球和太空行星上取呀,那可是用之不歇

  • 2024-03-11 13:24

    氕(pie不记得是二声还是三声),氘(dao一声),氚(chuan一声)

  • 2024-03-14 14:12

    这就是所有国家疯狂登月的原因

魅力科学君

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