可控核聚變一旦實現,地球上的氚會被用光嗎?本來就只有幾公斤

魅力科學君 2024-02-14 10:58:58

核聚變是一種極爲強大的能量來源,毫不誇張的講,如果實現了可控核聚變,那人類文明就將會出現飛躍式的發展,正因爲如此,科學家們也一直在致力于可控核聚變的研究。

簡單來講,核聚變反應其實就是較輕的原子核聚合成較重的原子核的過程,在已知宇宙中的所有元素中,氫元素的結構最簡單,豐度也是宇宙第一,並且遠遠超過其他的元素,因此氫元素自然也成爲了人類研究可控核聚變的首選原料。

氫有三種同位素,即:氕(H)、氘(D)、氚(T),其中氕原子核中只有一個質子,氘原子核中有一個質子和一個中子,氚原子核中則有一個質子和兩個中子。

就目前的情況來看,可控核聚變主要研究的是氘和氚的核聚變,至于氕的核聚變,則因爲其發生核聚變需要的條件過高而暫時沒有研究。所以我們也不難想象,如果未來人類真的實現了可控核聚變,應該是會大量消耗氘和氚的。

地球的海洋中蘊含著大量的氘,根據科學家的估算,其總儲量大約有40萬億噸,所以我們不必爲氘的來源發愁,但問題是,氚卻是一種不穩定的同位素,其半衰期只有大約12.43年,而地球上的氚主要由宇宙射線産生的,其生成氚的效率本來就很低,再加上衰變,因此地球上的氚其實極爲稀有,科學家估計,其總儲量也就只有幾公斤。

這就不免會令人擔心,可控核聚變一旦實現,地球上的氚會被用光嗎?畢竟本來就只有幾公斤。實際上,我們根本就不必爲此感到擔心,因爲雖然地球上自然存在的氚少得可憐,但我們卻可以用人工制造氚。

首先,我們需要簡單了解一下宇宙射線是如何在地球上産生氚的。

所謂宇宙射線,是指來自外太空的高能亞原子粒子,在它們之中,有可能存在著快中子(能量極高的中子),當快中子轟擊地球大氣層中構成氣體分子的原子時,就可能將其原子核“擊碎”,而一部分“碎片”,就可能形成氚,比如說快中子轟擊大氣層中的氮-14原子核時,就會生成碳-12和氚,而這就是地球上自然存在的氚的主要來源之一。

實際上,這其實就是人工制造氚的原理,不過由于我們很難制造出像宇宙射線那麽高能量的中子,就算能夠制造,也需要極高的成本,因此用中子轟擊氮-14原子核來制造氚還不現實。怎麽辦呢?當然是找一種能夠在較低能量的中子轟擊下,就可以産生氚的元素。

在過去的日子裏,科學家已經找到一種非常符合這種條件的元素,那就是锂。科學家發現,锂-6原子核在被較低能量的中子轟擊之後,就可以穩定地生成氦-4和氚。然而即使是用這樣的方法來制造氚,其成本也是挺高的,這又應該怎麽解決呢?其實有一個巧妙的辦法。

需要知道的是,氚氚核聚變的過程可以簡單地描述爲,一個氘原子核與一個氚原子核發生聚變,然後生成一個氦-4原子核和一個中子,這也就意味著,氚氚核聚變本身就是一個良好的中子發射源。

所以我們只需要將锂-6放置在可控核聚變反應裝置的內壁,就可以借助氚氚核聚變釋放出的中子來重新生成氚,而這些重新生成的氚,又可以被收集並用于下一輪的核聚變反應,這樣就實現了氚的循環使用,進而大幅地降低了可控核聚變的成本問題。

可以看到,這就相當于锂-6代替了氚,成爲了被消耗的原料。實際上,科學家已經證明這種方法是可行的,所以我們的問題就變成了,可控核聚變一旦實現,地球上的锂會被用光嗎?

事實上,與只有幾公斤的氚相比,地球上自然存在的锂可就多了去了,相關統計數據表明,截至2023年,全球已探明的锂資源儲量可達9800萬噸,另一方面來講,地球的海洋中還蘊含著大量的锂,根據科學家的估算,其總儲量大約有2600億噸,只不過由于海水中的锂濃度很低,我們目前暫時還不能做到有效的提取。

地球上自然存在的锂有兩種穩定的同位素,分別是锂-6和锂-7,其中锂-6的相對豐度約爲7.59%,盡管它們所占的比例相對較小,但在如此大的基數面前,其總量還是非常可觀的。

所以我們可以樂觀地認爲,在人類實現了可控核聚變之後的幾十萬年時間裏,都不用擔心地球上的锂會被用光。可以想象的是,在幾十萬年之後,人類應該早已掌握了基于氕的可控核聚變,而氕在地球上乃至于宇宙中,都可以說是隨處可見,所以到那個時候,人類就更不用擔心原料問題了。

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评论列表
  • 2024-02-16 20:50

    最可怕的是:我們全世界的人類都在不知不覺地加入培訓Ai智能,甚至深陷其中卻不自知正在培訓一個敵對人類強大的敵人。

    殺死比爾 回覆: 鄧子
    征服宇宙?? 你怕是對宇宙有啥誤解吧!![笑著哭][笑著哭]
    鄧子 回覆:
    碳基生物注定是走不出太陽系的,人類的使命就是創造出有思想的硅基機器人去征服宇宙!
  • 2024-02-18 17:14

    照人類目前文明發展的進程,100年後都不知道會是啥樣 如果真的實現能源廉價自由,那世界才是豐富多彩到驚豔

  • 2024-02-19 18:20

    你們裝B裝完了嗎?裝完了你們不回去吃飯嗎?

    這是個假名 回覆:
    我就喜歡邊吃邊裝
    用戶10xxx62 回覆:
    我都是吃飽了才裝[得瑟]
  • 2024-02-16 00:49

    問題是用核聚變燒開水能突破星際一級文明嗎?

    ZN06 回覆:
    飛船的話得用慣性約束才行
    用戶0ldfvzyklm 回覆:
    還沒正式開始呢,水就燒沒了[笑著哭]
  • 2024-02-15 00:06

    小編你這個智商還是別發文章了!

    飄葉 回覆:
    要不你發一篇大作給大家欣賞欣賞?來嘛
  • 2024-02-17 15:58

    還幾十萬年以後,幾十萬年之後人類早就不存在了說不定。說話這麽大次次的,那還不如說我們到太陽上面去拿拿原料更方便,或者說到木星上去拿也可以呀。

  • 2024-02-16 17:42

    氦三也行,不過得登陸月球才行

    花式棄權 回覆:
    登月、采集、返回,那成本比地球上獲取還高,估計實際目的還是爲了跑馬圈地![哭笑不得]
    巨物的優勢 回覆:
    [得瑟]你要知道,一平方公裏大,一米厚的月壤才能提取一公斤氦三。。
  • 2024-02-21 13:34

    給小編科普一下。核聚變是氕+氘→氚。記不住話,出國別說你是中國人,俺們丟不起這人。

  • 2024-03-22 08:12

    按宇宙理論,地球的能量主要接受太陽,原始社會到現在,人類都是使用地球吸收太陽能産生的産物。個人認爲應該重視太陽能,

    逝者如斯夫 回覆:
    太陽能的本質就是核聚變,所以應該開發核能,最好是三代核聚變
  • 2024-02-19 17:48

    上月球上采集氦3,核聚變,産生熱能,架個鍋爐燒水,用發電機讓動能轉爲電能,再拉根電線從月球到地球,人類能用1萬年新能源……實在編不下去了

  • 2024-02-20 09:14

    實現了可控核聚變我的工資能突破3000大關嗎?現在1800,還有100的全勤獎

    好嘛~好嘛~ 回覆:
    現在1800工資的工作比18000還難找吧?
    上帝 回覆: 好嘛~好嘛~
    180不好找,1800還不是遍地都是
  • 2024-03-26 17:04

    吵吵,接著吵吵,我就喜歡看熱鬧

  • Alan 3
    2024-04-12 00:34

    鋼鐵俠就成現實了

  • 2024-02-17 16:29

    走入誤區了,應該找暗物質

    密西比 回覆:
    暗物質只是理論,而且跟現在的能源關系不大,應該是反物質吧!直接正反湮滅,100%的質能轉換!比核聚變強多了!
  • 2024-02-17 21:31

    可能嗎

  • 2024-02-18 11:07

    不能用氫嗎?鐵之前的元素都可以用來聚變,只看技術達不達得到而已

    清醒 回覆:
    氘氕氚都算是氫是重氫。
  • 2024-03-12 18:22

    海水可以提煉!!

  • 2024-03-25 19:40

    海水堪比石油。只要你技術能達到。[笑著哭][笑著哭][笑著哭]

  • 2024-03-25 22:01

    HDT

  • 2024-03-25 18:01

    月球的潮汐能要是利用起來,能量無限啊

    巨物的優勢 回覆:
    [得瑟]效率太低。。
  • 2024-03-26 18:44

    AI進化的速度是幾何倍的,地球最終要不就是人類搭載ai芯片提升腦力,要不直接上傳意識做機械飛升

  • 2024-03-26 19:39

  • 2024-04-21 23:36

    我預言:百年內在坐的各位都將塵歸塵土歸土!

  • 2024-02-15 11:01

    氘氘反應還是氘氚反應?

    榴梿鴨 回覆:
    從理論上,反應條件最低的是氘氚反應。當然先搞出氘氚最重要的。
  • 2024-02-15 07:03

    氦3才是最理想的核聚變燃料。

    一葉孤舟 回覆:
    不能實現氫-1的可控核聚變都是徒勞。只有氫才能大規模廉價地使用
  • 2024-03-25 21:14

    進口日本輻射水就夠了

  • 2024-03-25 16:01

    其實就是可控氫彈的

  • Fung 1
    2024-03-27 10:38

    上一個人類文明,也是這樣自我毀滅的

  • 2024-04-03 19:12

    啥玩意都有用完的時候,就算把太陽搬過來,也有熄滅的那一天[得瑟]

  • 2024-04-06 13:23

    明天還有太陽是普遍規律,本質是不知道!根本原因也是不知道!!!沒有人能證明明天還有太陽!只能敬畏絕對誠實的自然。意識有喜好和選擇,物質是絕對誠實的。(所有的規律和觀測結果都已是過去了。)……悖論斯坦吃飯和吃石頭本質完全一致?按照質能方程,都是吃能量?水變油與質能方程哪個更迷人哪個更荒唐???到底是質量獲得能量還是質量變成能量???

  • 2024-04-06 12:59

    質能方程,>>遠大于,任何東西能變油+油能變任何東西。。。到底是質量獲得能量還是質量變成能量???

  • 2024-04-06 21:12

    由于海水中的锂濃度很低,目前暫時還不能做到有效的提取。但可控核聚變成功後就有多余能量從海水提取锂了

  • 2024-04-14 21:42

    直接暗宇宙抽能量,無限能源

  • 2024-04-18 10:58

    後面應該是燒二氧化碳了,不用燒開水了

    劇毒 回覆:
    推得動功率強大的發電機嗎
    liyiyou 回覆: 劇毒
    目前應該有試驗堆了,除了溫度低,其他和燒開水沒區別。燒開水不就是加熱水産生水蒸氣推動蒸汽機麽,這個就是加熱液態二氧化碳來推動。
  • 2024-04-22 08:22

    氕不行嗎?

  • 2024-04-27 18:48

    還不是燒開水?小型化不了[靜靜吃瓜]

  • 2024-02-15 23:06

    有本事你去用,都歸你了

  • 2024-02-16 10:34

    放心 夠你投胎到膩

  • 2024-02-16 23:43

    好在🈷️球上很多很多[鼓掌][鼓掌][鼓掌]

  • 2024-02-16 22:02

    核廢水裏就有,但是可控核聚變需要的是氦3.

  • 2024-02-17 21:13

    修仙才是正途

  • 月球上多的是啊

  • 2024-03-02 19:40

    從月球和太空行星上取呀,那可是用之不歇

  • 2024-03-11 13:24

    氕(pie不記得是二聲還是三聲),氘(dao一聲),氚(chuan一聲)

  • 2024-03-14 14:12

    這就是所有國家瘋狂登月的原因

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