
【希望之声2022年12月15日】(本台记者辛吉综合报导)自媒体时评人章天亮教授分析评估了美国科学界成功实现核聚变「历史性爆炸」,对整个未来人类发展将带来不可估量的重大影响。
美国核聚变研究获得重大突破
这两天最令人关注的新闻是,美国的能源部长格兰霍姆在12月11日(周日)的时候表示说,将在本周宣布一项重大科学突破。在此之前,《金融时报》有一个报道说,美国一个联邦实验室最近在核聚变研究方面取得了一项重大的里程碑。
这件事情对于未来社会的影响是不可估量的,它是革命性的,它不光是改变地缘政治格局的问题,它对整个未来人类的发展都会起著一种重大的、不可逆转的影响,而且它影响的范围之深之广,恐怕是我们无论如何估计都不为过的。所以这块我们真的得好好谈一谈。
英国《金融时报》(Financial Times)11号的时候报道说:位于加州的劳伦斯利弗莫尔国家实验室的科学家们,已经从一个实验性的核聚变反应堆中实现了净能量增益。
这是个什么概念?就是造成核聚变。你要引发核聚变,你需要能量,而核聚变产生的输出能量,已经比你引发核聚变的能量要大。这就叫做净能量增益,它实现了核聚变反应中能真正对外输出能量。是这么一个关系。报导说,研究人员首次成功地在核聚变反应中产生的能量多于该过程中消耗的能量。
那么这个核聚变的试验成功,将是未来能源革命的一个里程碑性的事件。当然现在还没有进入商用,但是在实验室已经成功了。这就是一个里程碑式的事件。
不知道大家对核聚变是不是了解。大家知道原子核都是带正电的,电子带负电,所以电子绕著原子核转,它是靠电磁力来作为向心力让电子绕著原子核转。那原子核是带正电的,同性相斥,所以原子核跟原子核之间,它会自动把对方排斥开,但是如果有足够的能量的话,两个原子核就能够克服库伦斥力聚合在一块,变成一个更大的原子核,这个就叫做聚变。在聚变的过程中会丢失一部分能量,这部分能量会转换成能量,这就是爱因斯坦的那个智能方程E=mc^2。
举个例子来说,两个质量很小的原子,比如说两个氚原子,就是氢的同位素,大家知道氢是一个原子核一个电子,实际上是一个质子一个电子,这属于我们平时说的氢原子。那么氢它有同位素叫做氘,然后还有一个同位素叫做氚。氘除了一个质子之外还有一个中子,氚除了一个质子之外还有两个中子。这是氢的同位素。
那两个氘原子在一定的条件下,超高温和高压的情况下,会发生原子核相互的聚合,这样会生成中子和氦,就是氢氦锂铍硼那个氦。在这个过程中会释放出巨大的能量。其实太阳的能源就是这么来的,就是氢原子聚变变成氦,就是这么来的。
但是我们刚才谈到,如果你要克服原子核的斥力,是需要相当大的能量或者是相当高的温度才行的。所以一般来说如果你要引发这种核聚变,首先是要先爆炸一颗原子弹,用这个原子弹爆炸的几百万度的高温,去引发氢原子的巨变。所以氢弹在爆炸之前一定是有一个原子弹爆炸,然后引发氢弹的爆炸。
美国的实验室核聚变是怎么做到的?
那么现在科学家在实验室怎么能够去产生这样大的、这么高的温度,怎么能引发产生这个聚变的温度呢?它的做法就是用激光照射。劳伦斯利弗莫尔国家实验室的核聚变设施是用了两百台激光器,这个激光器是有三个足球场那么大,然后把激光聚合起来,用高能量轰击一个小点去启动核聚变反应。
所以能源部长格兰霍姆在美国的周二(12月13日)说要宣布一项重大的科学突破,那么实际上就是《金融时报》讲的事情,说根据他们所了解到的情况,在实验室里边输入的能量引发核聚变。比如说是1的话,输出是1.2,产生了120% 的净能量增益。
这个是过去都没有发生过的事儿,而且因为用激光照射,所以说是可控的,所以核聚变也就变成可控的了。因此当这个实验在实验室成功之后,它的商用就仅仅是一个时间的问题了。
核聚变能源将改变世界的游戏规则
核聚变被一些科学家认为是未来的潜在能源,因为氢和氦它几乎不产生废物,也不产生任何温室气体,不产生二氧化碳,所以如果核聚变能源的突破能够真的商用,它会改变世界的游戏规则。
大家知道为什么俄乌战争的时候,欧盟很多国家像德国、法国、匈牙利等很多国家他们对制裁俄罗斯非常不情愿,为啥?因为俄罗斯是对外输出石油和天然气的,石油和天然气就是能源的来源,有了能源你才能够取暖。
那么海湾国家,那些伊斯兰、穆斯林国家,它也是靠出口石油,不论是像阿联酋、像沙特阿拉伯、像伊拉克之类的,都是靠出口石油,伊朗也是一样。当他们把握住能源的时候,把握住石油的时候,就掐住了全球的能源命脉。那么其他别的国家就不太敢真的去制裁他们,因为怕能源的供应中断。
我们知道这个世界的运行一切都是靠能源的,没有能源就什么都没有。而能源的源头比如在俄罗斯、在海湾的一些国家,哪怕它是一个恐怖主义国家,像伊朗,那么在制裁它的时候也是要有一点手软的,因为你还是要买它的石油。
但是如果通过核聚变发电,这个能源就取之不尽了,因为地球的海水中就有丰富的氘核,海水它基本上是水再加上一些盐等等之类的,它跟地球的淡水不一样,那海水中它含有氢同位素氘核,有多少?大概有数百万亿吨。那这种氘核如果通过核聚变给人类提供能源,能够让人类维持多久的能源供应呢?大概能够让人类维持数十亿年之久。
很多人都觉得化石能源,好像是说石油再用六十年就用光了,说煤炭再用两百年就用光了。但是如果是核聚变产生能源,人类的能源供应就可以源源不断,而且它完全是清洁能源。那么这种能源如果供应源源不断,那人取暖制冷之类的,其实是非常容易的事情。
那么同时,这其实也会改变地缘政治,刚才说的很多靠出口能源的国家,像海湾国家,像俄罗斯,像委内瑞拉之类的,它们这些国家就全都凉了,因为它的能源出口人家已经不需要了。
人类重大的科学和社会发展都与掌握新能源相联系
人类几次重大的科学和社会的发展,都是跟人类掌握能源有关系。大家知道第一次工业革命是因为什么?是因为发明了蒸汽机。这个蒸汽机其实是干了一件什么事儿呢?它就是把化学能变成了机械能。以往比如说要办一个纺织厂,就需要有能源去推动机器的运转,过去只能是放在山谷里,比如说用高山上流下来的水来带动一个机械装置的运转,然后用它来纺织。但是有了蒸汽机以后,它就可以把煤炭、石油中储存的这种化学能变成机械能,当你烧煤的时候把水烧开了,然后用活塞去推动杠杆,于是就会产生这种机械能。
当人类掌握了把化学能变成机械能的时候,蒸汽机就被发明出来了,而蒸汽机被发明出来之后,人类的第一次工业革命就开始了。这就是人类对能量的掌握带来的人类历史上里程碑式的一个时代,划时代的一个事件就是第一次工业革命。
第二次工业革命实际上就是电力革命。而电力革命也很简单,就是法拉第他发现闭合线圈,在切割磁力线的时候会产生电流,那实际上它就是一个机械能。线圈转动它是机械能变成电能的过程,当你有了电能之后,电能可以向远距离输送,所以就开始出现发电厂、输变电站,然后家里面就有了电灯等等。所以人类第二次工业革命,其实是人类掌握了另外一种能源的转化方式,就是从机械能变成了电能。
所以人类第一次工业革命是化学能变机械能,第二次的工业革命是机械能变成电能。现在人类又面临著第三次,或者也可能是说第四次能源革命,第三次咱们说是人类掌握原子能;这一次掌握的是核聚变的能量。
就像我们前面讲的,核聚变能量是取之不尽的,数十亿年可以维持人类的使用,所以大家可以想像一下,这样的事情发生以后,对人类的社会发展可能会意味著什么?还有很多东西、太过于神奇的事情,可能我们也没有时间去
把它仔细地掰开了揉碎了讲,但是我想,从人类过去历史发展、两次工业革命,我们大概也能够看到,我们马上就面临的第三次人类能源的革命,会给人类社会带来什么样的巨大变化。
这真是一个很值得观察、或是期待的事情。
在同一期节目里,章天亮教授还谈了以下内容:
- 中国大陆六所大学爆发「白纸革命」
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责任编辑:剧春秋
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