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核聚變是什麼玩意?我們正站在新時代的起點上

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英國《金融時報》報導說,位於美國加州的勞倫斯利弗莫爾國家實驗室(LLNL)的科學家們已經從一個實驗性核聚變反應堆中實現了「淨能量增益」,這代表首次成功地在核聚變反應中產生的能量(與太陽提供能量的方式相同)多於該過程中消耗的能量,即開始通過核聚變反應生產能源。這意味著人類不再只是被動地接受太陽能,開始使用太陽產生能源的方式主動製造能源。

人類的歷史是什麼?本質就是一部追求能源生產和利用方式的歷史。

過去,我們一直在依靠草木收集的太陽能為生。

最初,樹木的果實是人類食物的主要來源,此後人類學會了使用火,利用能源的方式得到了提升,可以充分地利用植物所吸收的太陽能源為自己服務,這些最原始的能源利用方式維持了人類的生存與發展。

到遊牧時代,人類主要依靠放牧為生,放牧的過程是將草木中儲藏的太陽能收集並轉化為蛋白質的過程,這依舊是利用太陽能的過程。

然後人類又學會了種植,這讓人類開始定居下來,而種植的過程就是通過特定的植物收集太陽能的過程,這就是我們熟知的農耕社會。

到了現代,人類開始學會使用煤炭、石油和天然氣,由於這些化石能源所提供的能量密度遠遠超過草木,這讓人類進入了工業社會,也徹底改變了我們的生活方式。煤炭、石油以及天然氣的形成也都是動植物(微生物)收集太陽能的結果。

今天人們熟知的新能源,是人類利用更直接的方式收集並使用太陽能的過程,太陽能發電是如此,風力發電也是如此。

所以,太陽是人類的根本依靠,是生存之源。

但上述利用能源的方式都有一個思維定式那就是被動收集並利用太陽能,無論果實、草木、穀物、肉食、煤炭、石油、天然氣等初級能源都是太陽能的衍生狀態,本質是靠天吃飯。

難道人類就不能模仿太陽來主動生產能源嗎?能,這就是核聚變,是過去百年中科學家的追求。

核聚變是什麼玩意?我們正站在新時代的起點上

今天,所有人都已經知道核裂變,這是指由較重的原子,比如鈾,分裂成較輕原子的一種核反應,在這個裂變的過程中可以釋放出巨大的能量,這就是原子彈和核電廠的原理。而核聚變反應則相反,是指將兩個較輕的核結合成一個較重的核和一個極輕的核(或粒子)的一種核反應,這是氫彈的原理。在核聚變過程中,物質並沒有守恆,因為有一部分聚變原子核的物質被轉化為光子(能量)。

太陽通過核聚變把氫原子聚變成氦原子,兩個較輕的核在融合過程中產生了質量耗損從而釋放出巨大的能量,它所遵循的就是愛因斯坦發明的著名質能公式E=mc2,E表示能量,m代表質量,而c則表示光速,從這個公式可見,很少的質量就可以轉化為巨大的能量,源於它們之間的倍數是c2,而c=299792458m/s。

在太陽的核心,時刻都在以每秒鐘6.2億噸氫的速度進行著核聚變,時刻都在釋放著巨大的能量,成為人、動植物的生存之源。

1920年,亞瑟艾丁頓就提出氫氦聚變可能是太陽等恆星能量的主要來源。馬克奧利芬特於1932年完成了氫同位素的實驗室聚變。1940年代初,作為曼哈頓計劃的一部分開始研究用於軍事目的核聚變。1951年,在核子試爆完成了核聚變。1952年11月1日,在常青藤麥克在氫彈試驗中首次進行了大規模核聚變。

1954年,美國的第一顆實用型氫彈在比基尼島試驗成功。

1945年7月16日,美國研製的歷史上首枚原子彈在阿拉莫戈多沙漠上爆炸。僅僅三年之後的1948年9月3日,利用核裂變原理的首座核反應堆就在美國田納西州橡樹嶺的X-10石墨反應堆發電這意味著核裂變開始為人類的生活服務。核裂變所產生的核廢料會給地球帶來嚴重的污染,而核聚變則完全沒有污染,所以1954年美國第一顆氫彈試驗成功之後,人們立即著手研究用於民用目的受控核聚變,目的是為人類社會提供終極的、潔淨的能源,但這一等卻足足等了近七十年。

核聚變是什麼玩意?我們正站在新時代的起點上

2022年12月12日(周日)傳來了喜訊,英國《金融時報》報導說,位於美國加州的勞倫斯利弗莫爾國家實驗室(LLNL)的科學家們已經從一個實驗性核聚變反應堆中實現了「淨能量增益」,這代表首次成功地在核聚變反應中產生的能量(與太陽提供能量的方式相同)多於該過程中消耗的能量,即開始通過核聚變反應生產能源。

美國能源部為此即將召開新聞發布會。

這意味著人類不再只是被動地接受太陽能,開始使用太陽產生能源的方式主動製造能源。就像煤炭和石油等化石能源的利用徹底改變了世界、將人類帶入工業社會一樣,通過核聚變生產能源的突破會徹底改變世界的遊戲規則,會再次改變我們的生活方式,會將我們帶入又一個新時代。

我們已經站在新時代的起點上。

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