據(jù)國外媒體報道,英國的科學(xué)家日前稱,他們目前正計劃在英國的牛津郡建造世界上最強(qiáng)大的激光中心,該激光中心可以模擬太陽內(nèi)部的溫度和壓力環(huán)境,然后利用激光粉碎微型氫燃料球芯塊,進(jìn)而產(chǎn)生不會帶來任何污染的能量。
模擬太陽內(nèi)部溫度和壓力
英國盧瑟福-阿普爾頓實驗室高能激光項目的負(fù)責(zé)人約翰-科里爾博士說:“我們的目標(biāo)是通過將其轉(zhuǎn)變?yōu)榧兇獾哪芰縼須缥镔|(zhì),這與為恒星供能的過程是一樣的。我們的任務(wù)是,找出如何控制它為人類提供新能源的方法?!痹诜▏?,施工工程將始于國際熱核反應(yīng)堆合作計劃的一項核聚變項目,這項耗資80億英磅的項目使用磁場而非激光來制造核聚變環(huán)境。國際熱核反應(yīng)堆合作計劃的首次“核子分裂和結(jié)合”有望于2022年實現(xiàn)。此外,它還碰巧與加州勞倫斯-利沃莫爾實驗室的美國國家點火設(shè)備的啟動發(fā)生在同一時候,該點火設(shè)備有望實現(xiàn)可控制核裂變的極限形式,它的成功將證明激光裂變具有發(fā)電的真正潛能。
國家點火設(shè)備將使用192個激光束來觸發(fā)微型凍氫顆粒中的核裂變,所有激光束都比目前工作的激光束要強(qiáng)大得多。國家點火設(shè)備負(fù)責(zé)人愛德-莫斯教授說:“我們的目標(biāo)是實現(xiàn)一種核裂變形式,這樣我們就可以從中取得比投入的能量多得多的能量,這便意味著有可能進(jìn)行持續(xù)不斷的核反應(yīng)--這種聚變可被用來生成能量流?!痹诨诩す獾牧炎冎?,激光束可被用來在僅僅幾分之一秒鐘的時間里將燃料球芯塊加熱至1億攝氏度--大約是太陽中心溫度的10倍。原子爆炸產(chǎn)生的壓力則可以在十億分之一秒的時間內(nèi),將2毫米的球芯塊粉碎為其體積的百分之一。莫斯說:“在某一點上,燃料球的表面會以每小時100萬米的速度向中心移動,直到它比鉛的密度高100倍。”
在這種情況下,組成燃料的氫原子被分裂開來,形成一個電子和氫核的等離子體。當(dāng)它們相互作用并熔入氦中時,它們會損失部分質(zhì)量,以熱、光和輻射的形式釋放出能量。日益劇增的能量價格和對化石燃料安全的擔(dān)心推動了人們對核聚變技術(shù)再次產(chǎn)生了興趣。通過分析20世紀(jì)核科學(xué)的重大突破產(chǎn)生的社會和文化影響,彼特-史密斯警告稱,科學(xué)家們數(shù)十年來已經(jīng)為核聚變做了過多的宣傳。科里爾也表示:“核裂變并不是解決能量短缺的萬能藥,但是如果有可能實現(xiàn)這個目標(biāo),回報還是非常巨大的?!?/P>
可能帶來新的能源革命
目前的核電廠和核武器都是采用核裂變的方式來獲得能量。然而,由于這種獲得能量的方式采用的是對人體和環(huán)境造成極大破壞的放射性物質(zhì),核武器已被國際社會禁用,核裂變電廠也將漸漸退出能源舞臺,最終登上能源舞臺的就是核裂變,能源革命可能到此為止,以后人類將因為核聚變發(fā)電的成功而不再受能源匱乏的困擾。核聚變反應(yīng)堆又稱為“人造小太陽”,因為太陽和其他恒星本身就是一個巨大的核聚變反應(yīng)堆,它們內(nèi)部有大量氫的同位素氘(又叫重氫)和氚(又叫超重氫)。在太陽高溫高壓的環(huán)境下,這些氘原子和氚原子不停地撞擊而進(jìn)行聚變反應(yīng),因此產(chǎn)生了照亮整個太陽系的巨大熱量。
科學(xué)家要想讓氘原子和氚原子在特殊的位置發(fā)生碰撞并且發(fā)生聚變,需要1億攝氏度以上的極高溫環(huán)境。用核聚變原理造出來的氫彈就是靠先爆發(fā)一顆核裂變原子彈而產(chǎn)生的高熱,來觸發(fā)核聚變起燃器,使氫彈得以爆炸。但是,用原子彈引發(fā)核聚變只能引發(fā)氫彈爆炸,卻不適用于核聚變發(fā)電,因為電廠不需要一次驚人的爆炸,而需要緩緩釋放出來的電能,也就是需要“可控核聚變”。多少年來,可控核聚變反應(yīng)的夢想一直被許多科學(xué)家認(rèn)為不可能實現(xiàn)。但是,科學(xué)家們最近進(jìn)行的一些實驗表明,處理如此高溫的物質(zhì)雖然十分困難,但也并非不可能。激光技術(shù)的發(fā)展,使可控核聚變的“點火”難題有了解決的可能。目前,世界上最大激光輸出功率達(dá)100萬億瓦,足以“點燃”核聚變。除激光外,利用超高溫微波加熱法,也可達(dá)到“點火”的溫度。
在最初的研究中,加熱和容納等離子體所需的能量超過了核聚變反應(yīng)所產(chǎn)生的能量。也就是說投入大于產(chǎn)出,因此有科學(xué)家稱“核聚變反應(yīng)器是核物理學(xué)家的一個價格昂貴的玩具”。由此,1997年美國停止了核聚變反應(yīng)的研究。然而沒過多久,英國的歐洲聯(lián)合實驗室和日本的JT-60核聚變反應(yīng)器都成功地使核聚變產(chǎn)生的能量大于它消耗的能量。日本研究核聚變反應(yīng)甚至能達(dá)到5.2億度的高溫,每分鐘產(chǎn)生的能量比消耗的能量高出25%。這項研究進(jìn)展打消了一些國家政府的疑慮,進(jìn)而重新投入資金研究核聚變反應(yīng)。
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