随着科技的发展 , 在几百年的时间里 , 把人类从骑马驰骋转变到驾驶汽车、火车、飞机;从篝火的星星点点亮光到用高效能日光灯把我们的夜晚照成白昼 。 文明的进步与日常生活的极大便利化的同时 , 人类对能源的日益依赖 。 激长的能源需求与现有的不可再生地球资源之间的矛盾 , 关乎人类文明的未来还能延续多久 。
目前 , 主宰世界的石油、天然气等化石燃料 , 其不可再生性以及环境污染性 , 让越来越多的人把目光投向清洁能源如光能、潮汐能、风能的研究以及开发、利用上 , 而科学家们还远不满足于此 。
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太阳照耀着地球
人类明白 , 一切上述地球能源 , 归根结底全部来自于距离地球最近的恒星——太阳 。 几十亿年来 , 太阳以其内部庞大的能量源 , 温暖着我们的地球 , 并由此直接催生了地球生命的诞生与发展 。 自此 , 科学家们很早就曾大胆的计划 , 地球上是否可以人为制造类似小型太阳的产能装置 , 即“人造太阳”计划 。
要制造太阳 , 必须了解看似能源源不断的释放能量的太阳 , 其能量来自于哪里 。
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太阳结构
太阳的能量来源
天体物理学家们研究发现 , 太阳的核心部分 , 温度高达1500万摄氏度 , 压力高达2500亿个大气压 。 如此高温高压下 , 这一部分区域在不间断的发生着核聚变反应 。 聚变反应过程中 , 四个氢原子核结合 , 成为一个氦原子核 , 并损失掉一部分质量 。 根据狭义相对论所堆出的质能方程 , 这一部分质量释放出大量的能量 。 根据科学家们的探测数据粗略推测 , 太阳中心每秒钟核聚变释放的能量相当于92千万亿吨TNT当量 , 也即相当于每秒钟太阳中心 , 爆炸约4万亿颗曾爆炸于广岛的“小男孩”原子弹 。
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太阳发生以每秒钟6.2亿吨氢的核聚变反应
实际上 , 我们所熟知的核武器中的氢弹 , 利用的正是类似于太阳中心的核聚变反应 。 只不过这一反应是先通过类似原子弹的裂变反应 , 提供高温高压极端条件 , 然后触发了聚变反应 。 可以看做是模仿了太阳中聚变反应的最后一步 , 并在短时间内释放出具有破坏性的能量 。
核能的和平利用
1945年 , 人类首颗原子弹于广岛爆炸 , 颠覆了整个人类对战争的认知 。 此前从未有过什么力量可以在一瞬间毁灭一整座城市 。 经历了二战的惨痛经历 , 以及此后的冷战中 , 使人类全部文明在悬崖边缘徘徊的古巴导弹危机 。 人类深深的认识到了核武器骇人的巨大破坏性能量 。 此后 , 通过和平的手段利用核能 , 成为科学界长久以来的梦想与努力的方向 。
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【太阳这种能源也能人造?】日本福岛核电站
依据原子弹核裂变的原理产生能量的核电站 , 在世界范围内发展迅速 。 特别是欧洲、日本等土地面积和自然资源匮乏 , 科技实力却处于领先地位的国家 , 几乎把核电站作为本国主要的能源获取方式 。 然而近年来 , 随着核泄漏、核污染事件的报道 , 世界范围内的大型核电厂建设遭到广泛的质疑和诟病 。 现有的核电厂 , 全部利用核裂变能 , 这种裂变反应的产物具有强放射性 , 难以处理 , 并且衰变时间长 。 一旦泄露 , 其核污染(主要指电离辐射)范围不可想象 。
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