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2020-10-03知识7

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为什么科学界用了几十年都没研究出受控核聚变?

地球海水有多少核聚变材料? 答:在地球海水中,拥有数百万亿吨的氘核,如果这些氘核通过核聚变给人类提供能源,那么足够人类使用数十亿年之久。氢有三种同位素“氕氘氚”,每种同位素都能发生核聚变反应,但是所需条件相差极大:氕核的核聚变条件是最高的,氘核与氚核发生聚变的条件最低,所以可控核聚变的材料也是氘核与氚核,氢弹也是利用这个反应,反应方程式为:3H+2H→4He+n,ΔE=14.6MeV;在大自然中,氢主要以氕核的形式存在,氘核的含量为0.02%,氚核更是低到10^-15%,而且氚核的半衰期不长,只有12.5年。于是可控核聚变技术的关键之一,就是提取氘核与氚核,氘核可以直接从海水中提取,地球海水总量大约为1.4*10^18吨,于是海水中的氘核含量大约为2.7*10^14吨(270万亿吨)。考虑氘核萃取不可能达到100%,海水中也存在数十万亿吨的氘核可供人类使用。氚核在海水中的含量太低,只能通过其他方式获得,目前最主要的方法,是利用反应堆中释放的中子,和锂碰撞产生,反应方程式为:Li+n→4He+3H;锂属于稀有金属,地壳中可供人类开采的大约为400万吨,这也足够人类使用数万年之久,到时候也许人类已经找到了其他制取氚核的方式,或者已经发展出氦-3的核聚变技术。所以,要说海水中有多少核聚变。

请哪位哥们告诉我一下,为什么核聚变的最终元素是铁,恒星会变成一个大铁球吗? 铁元素要了解这个问题,首先我们就应该对原子核有一定的了解。不过,这之前,我们先来回顾一下:原子结构。其实初高中的时候,我们也学过,原子由电子和原子核构成,而原子核则是由质子和中子构成。其中,化学反应是在原子层面,这句话应该如何理解呢?说白了就是,元素的化学性质取决于核外电子,整个反应并不会触及到原子核。了解这些之后,我们再来说一说恒星的燃烧,它其实是内核在发生核聚变。那为什么恒星的内核可以聚变呢?说白了,就是因为恒星都很大,尤其是质量很大,比如太阳的质量就占到了整个太阳系总质量的99.86%以上。在太阳内核引力作用下,温度急剧上升,压强也急剧上升,导致它的内核温度达到了1500万℃,压强是200多万个大气压。这时候,恒星内核的物质就不再是简单的气态,固态,液态了,而是一种叫做等离子态的状态。啥意思呢?你可以理解成,温度特别高,高到电子都受不了,自己玩自己的去了,所以,整个恒星内核就是原子核和电子在乱跑。而核聚变说白了是在原子核层面进行的,而不是在原子层面进行的,这是和化学反应有区别的。所以,铁元素原子本身并不算稳定(这里指的是化学性质的不稳定),但是铁原子核特别稳定(这里指的是核聚变和核裂变层面的。

为什么很多人说可控核聚变是骗局?人类未来能源之路在哪里? 有些东西几千年来都被称作是骗局,比如中医。但是你病的病西医治不好,中医却能治好。但是现代科学不知道中医原理,所以定义为骗局。可控核聚变要实现需要一百年,一百年后谁也不知道能不能实现,所以也是骗局。

#核聚变#铁元素#原子核

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