从氢弹爆炸到受控热核聚变 如何为流浪的地球提供动力?

2019-02-21 09:23:02    科普中国-军事科技前沿

  【《流浪地球》中的“硬核”军事科技】

  编者按:

  行星发动机、重元素核聚变、单兵机械骨骼、加特林机枪……近日,正在热映中的国产科幻电影《流浪地球》不仅让科幻圈为之疯狂,也在军迷圈掀起波澜。即日起,《科普中国-军事科技前沿》推出系列作品,解读《流浪地球》中的“硬核”军事科技,欢迎关注。

    在军事领域,核动力舰船、核弹等核能应用为现代军事斗争带来实质性改变,这些改变都来自于核聚变理论和应用实践。

  希望,是如同钻石一样珍贵的东西。心中怀有希望,人类的文明史才会拥有星辰大海!这是在看完《流浪地球》后,第一个出现在我脑海的感性思维。

在电影之中,我被八千米高的喷色火焰点燃木星的电影特效所震撼;我被面对零成功率的可能性,救援队乃至全人类都拼尽全力修复行星推进器的力量所感动;我被肩负传承人类文明史的时代使命,传承过去,开拓未来的精神希望所征服。

从氢弹爆炸到受控热核聚变 如何为流浪的地球提供动力?

抛开电影特效不谈,寻求电影中科技硬核,这才是人类文明史得以传承和开拓的希望。《流浪地球》中,1万个行星推进器装在地球表面,持续不断地能量来自哪里?35亿居民生活在地底下几千米,能量又来自哪里?如果人类真的面临灭顶之灾,地球流浪的希望又是什么?

从氢弹爆炸到受控热核聚变 如何为流浪的地球提供动力?

  人类希望的曙光:核聚变

当地球踏上星际流浪之旅,当人类活在几千米的地下城时,地球上只有聚变能才能作为地球流浪的永久动力,只有聚变能才能成为人类传承文明史的重要源泉。核聚变是人类希望的曙光,所以千万个为聚变能而奋斗终生的科技工作者给聚变工程起了一个闪亮的名字,叫“人造小太阳”。如果有一天,地球真的在星辰大海中遨游,那一刻也是聚变工程在浩瀚宇宙中的一场艺术之旅。

恐怕地球等不到流浪的那一天,人类社会就已经面临能源枯竭的重大问题。根据1998年世界能源委员会发表的统计数据,石油可用50年,天然气可用70年,煤炭可用200年,天然釉可用60年,即使把全部的资源纳入考虑,大约只能用200-300年。据有关资料预测,到本世纪中叶前后,全世界能源消费的需求将超过传统能源的供给能力,必需开发新的能源以弥补消费的需求!核聚变便成为人类研究新能源的重中之重。

核聚变——“人造小太阳”,可以最终解决能源问题吗?

人类理想新能源:核聚变

为了回答聚变能可不可以最终解决人类能源问题,首先要清楚聚变的原理是什么?产生聚变的途径和方法如何?

我们目前说的核聚变是指由质量轻的原子(主要是指氢的同位素氘和氚)在超高温条件下,发生原子核互相聚合作用,生成较重的原子核(氦),并释放出巨大的能量。其实,利用轻核聚变原理,人类早已实现了氘氚核聚变---氢弹爆炸。

氘氚反应是最重要的聚变反应:

D + T → 4He(3.52MeV) + n(14.06MeV)

从氢弹爆炸到受控热核聚变 如何为流浪的地球提供动力?

聚变反应(氘-D与氚-T反应生成氦-He与中子并释放出能量)

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