重聚变
好久不见的各位。
我又又又不知道多久没出来了,前两天突然想起来,我好像挖了个坑,一直未填,今天我特意前来填坑。
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今天我们来探讨一下小破球中赖以生存的技术--重聚变
,也叫重核聚变
,重元素聚变
。
当然,说之前,我先说一下重元素
,我最近在网上看到一些,说重核聚变
完全不可能,说铁元素后发生不了聚变的人,所以我给他们科普顺便上个BUFF,看个电影高兴就行了,哔哔个毛线。
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重元素
首先呢,重元素有两种概念。
大家都是九年义务教育出来的,对于元素周期表应该不陌生吧。
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物理学和化学中的重元素
在物理学和化学中呢,重元素是指铁元素(原子序数26)
后面包括铁元素在内的元素,在氦闪
这篇文章里面呢也说到了,天体恒星一直在发生的燃烧就是核聚变。而聚变就是由轻元素聚变成较重的元素。而聚变反应到铁元素就终止了。
而比铁更重的元素如何产生呢。
超新星爆炸
只能产生于红巨星或红超巨星的超新星爆发
和中子星对撞
,如铜、锌、铅、汞、金、铀等。在超新星爆发时,恒星的大部分质量(物质)被炸飞,与恒星外层的轻元素一起,被抛入宇宙空间,与宇宙中原有的星际气体尘埃云混合起来,共同构成形成下一代恒星(及其行星、卫星)的原料。由于元素越重(原子序数越大),形成就越困难,所以越重的元素,其数量就越少。
中子星对撞
但是你以为仅仅超新星爆炸就能得出大量的金(原子序数79)
吗,并不是的,因为超新星爆炸后会留下一颗中子星。而中子星除了外表的固态壳层和最里面的内核之外,剩下的部分几乎都是中子,所以如果能让这些取之不尽的中子喷射出来撞到铁之类的原子的话,那么别说金子要多少有多少,更重的元素——比如核裂变中至关重要的铀和钚——也都能轻易做出来。当然了这种对撞会产生巨量的放射性元素,它们的衰变将在短时间内发出大量的光,亮度应该能达到新星的1000倍左右,因此这个对撞现象又被称为千新星
。
天文学中的重元素
好了,说回正题。你不是说铁元素无法聚变了吗,那么重聚变这种东西确实不存在啊。因为铁以后的元素都被称为重元素啊。
大家别着急嘛,实际上呢,在天文学中呢是完全不一样的。
首先,宇宙已知中最大量的元素就是氢(原子序数1)
和氦(原子序数2)
,分别占到可观测物质总量的80%和接近20%,其余120多种元素总量还不到1%。所以呢,天文学家把氦以后的元素都称为重元素了。
而小破球中烧的是石头,而石头中的成分是什么呢,主要的石头大部分的成分都是碳酸钙 CaCO3、氢氧化钙 Ca(OH)、氧化钙CaO
,说白了都是些 碳(原子序数6)、氧(原子序数8)和钙(原子序数20)或者硅。
都比铁(原子序数26)
前,所以小破球中重聚变的说法,完全是合理的。
人类能源的来源 -- 聚变和裂变
核聚变和核裂变可能大家都很陌生这样的词语,但是如果我对标一些物品,你们就会哦~,原来是这东西啊。
人类用以威慑的武器
核聚变 : 氢弹 核裂变 : 原子弹
这时候你们都会说,他们不都是超级牛逼的战略武器吗,只知道威力都很强大,技术有啥不一样啊?反正只知道能爆炸。
当然啦,肯定有区别的,要不我分开来讲啥。 首先呢,核聚变就是小质量的两个原子核合成一个比较大的原子核,这点我们前面讲过了。而核裂变就是一个大质量的原子核分裂成两个比较小的原子核,在这个变化过程中都会释放出巨大的能量,前者释放的能量更大。
世界上的每一种物质都处于不稳定状态,有时会分裂或合成,变成另外的物质。物质无论是分裂或合成,都会产生能量。由两个氢原子合为一个氦原子,就叫核聚变,氢弹就是这样做成的。而你们熟悉的原子弹则是用裂变原理造成的,目前的核电站也是利用核裂变而发电。核裂变虽然能产生巨大的能量,但远远比不上核聚变,裂变堆的核燃料蕴藏极为有限,不仅产生强大的辐射,伤害人体,而且遗害千年的废料也很难处理,核聚变的辐射则少得多,核聚变的燃料可以说是取之不尽,用之不竭。
哇,那我们人类不是牛逼大发了,为啥我们还是没感觉呢。
可控核聚变 和 非可控核聚变
虽然氢弹释放出来的能量是非常巨大的,但是这种爆发能量是不可控的。所以是无法被应用于生活的,要不就是易燃易爆炸
了。
聚变原理
我们说了这么久的聚变,我们也知道这个牛逼,但是么。为什么人类目前都还没有实现呢,看起来也不是很难啊。
首先让我们来了解一下为什么核聚变那么难产生,如果要想产生核聚变,其必要条件便是让两个原子核靠的非常近,要有多近呢?要近到原子尺度的十万分之一才能核聚变!而要想达到这个距离,其中之一的条件便是高温,高压,要高到什么地步呢?
需要高到上亿度才能实现,或者压强足够大,因为高温和高压是可以相互转换的,太阳之所以在无时无刻进行核聚变,就是因为其内部的压强达到了2000亿个大气压!所以只需1500万度的低温就能实现核聚变,但地球却不行,因为没有那么大的压强,所以才需要上亿的温度来进行,原理很简单,但技术却有两个无法直视的问题,1.如何加热到这么高的温度?2.什么材料能够承受这么高的温度?这两个直接了当的问题直接摆在了各国科学家的眼前,就目前而言,我们所进行的核聚变都是先通过核裂变进行加温,接着借助核裂变的高温产生核聚变,但要想实现可控核聚变就需要一个安全的加温装置及一个可以承受的住高温的熔炉,但问题就在于此,怎么加温,怎么不会把炉子烧穿,所以就目前而言,有能抵御上亿度的材料吗?
显而易见,是没有的,所以重聚变这项技术想要实现,确实是太难太难了。
未来可期
就我个人而言觉得,我觉得啊都可以重聚变了,人类还要不要恒星有何区别,人类自己都完全可以造一个稳定的太阳出来了。就算太阳氦闪,地球跑个没有恒星的地方造一个人造恒星不就得了。
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当然了,这并不影响我的观看体验。我依然觉得这部片子是挺好看的。