可控核聚變是人類夢寐以求的能源,但即使到現在為止仍然依然在核聚變的門檻外徘徊,似乎有一只腳已經跳到門檻里,但距離真正的核聚變永遠都還有五十年!都說月球上氦三資源豐富,是核聚變理想的燃料,那么將現在正在搗鼓的氘氚核聚變換成氦三,會更容易實現嗎?
一、氘氚核聚變的特點
氘和氚都是氫的同位素,但自然界中最豐富的氫的同位素氕,這種只有一個質子和一個電子組成的氫占了絕大部分,但很可惜,氕要實現聚變非常困難,因為氕會首先聚變成氦2,需要兩個質子和兩個中子,而質子轉變為中子的質量是增加的,還需要吸收聚變所釋放的部分能量,但氦2并不穩定,很快就會衰變成氘!自氘核開始,聚變就開始開掛了,因為氘核中有中子,不需要再從質子經過漫長的時間轉變過來!
氚氘聚變H-2+H-3==He-4+n,聚變成氦四+一個多余的中子,而問題也從這跑出來的多余的中子中而來!對于裂變來說,原子核受到自由中子的轟擊而產生裂變!這個自由中子還得制造出來,但在核聚變堆中這個中子卻是一個徹頭徹尾多余的東西!因為中子會被其他材料的原子核捕獲而發生嬗變,一種正兒八經的材料經過一段時間的中子輻射后就成了放射性材料,這讓人情何以堪呢?
二、有沒有多余中子釋放的核聚變嗎?
當然有,傳說中的氦三就是!但很可惜氦三在地球上的天然含量只有1.38x10-6的級別,因為氦三主要來自于太陽風中的高能粒子,而地球有一個磁場和厚厚的大氣層,將這些寶貴的核聚變材料統統阻擋在外,而既沒有磁場也沒有底氣的月球當然全盤接收啦!(按這個成因,水星上的氦三會更多)
3He+3He→4He+2H,ΔE=12.860MeV;
氦三的聚變是完美的,釋放巨大能量的同時,還沒有中子污染,這絕對是一種理想的能源!
三、為什么我們不直接上氦三聚變?
吃瓜群眾的疑問,既然有那么多好處,為什么不直接上氦三聚變?
氦三是我們終極的聚變能源,但實現氦三聚變即使在規劃中也屬于第三代,即按正常來考慮它的實現是比較困難的,那么請問是什么原因?
比結合能:強作用力是原子核中質子與中子節能的力量,原子核中質子與中子的數量越多,需要將其分開的能量就越大(鐵元素為峰值),元素的結合能與質子與中子數之比就是比結合能!
從氘、氚到氦元素的比結合能是節節攀升的,簡單的理解就是氘氚實現核聚變相對比較容易,而氦要實現聚變所需要的能量就會高得多!因此在那個氘氚核聚變還在天上飛的時候就奢望氦三聚變,似乎還早了一點!我們也記得前蘇聯物理學家、托卡馬克之父Lev Artsimovich曾經說過一句很黃很暴力的名言:
“當整個社會都需要的時候,聚變就會實現!“
好吧,我們現在已經很需要了,因為再不實現,人類就要將地球在數十億年間積累的化石燃料消耗殆盡了,不僅如此,還會把地球搞得烏煙瘴氣,這后果很嚴重!啥時候能實現啊,給大神您燒高香了哈!