为什么要发展“人造太阳”?
100年前,爱因斯坦预见了在原子核中蕴藏着巨大的能量。依据他提出的质能方程E=mc2,核聚变的原理人造太阳看上去极其简单:两个轻核在一定条件下聚合成一个较重核,但反应后质量有一定亏损,将释放出巨大的能量。1939年,美国物理学家贝特证实,一个氘原子核和一个氚原子核碰撞,结合成一个氦原子核,并释放出一个中子和17.6兆电子伏特的能量。这个发现揭示了太阳“燃烧”的奥秘。 实际上,太阳上的聚变反应已经持续了50亿年。在宇宙中的其他恒星上,也几乎都在燃烧着氢的同位素———氘和氚。(氢原子最容易实现的聚变反应是其同位素氘与氚的聚变。氘和氚聚变后,2个原子核结合成1个氦原子核,并放出1个中子和17.6兆电子伏特能量。每1升海水中含30毫克氘,30毫克氘聚变产生的能量相当于300升汽油。 ) 而氘在自然界中几乎“取之不尽”。科学家初步估计,地球上的海水中蕴藏了大约40万亿吨氘。从1升海水里提取的氘,在完全的聚变反应中所释放的能量,相当于燃烧300升汽油。如果把自然界中的氘用于聚变反应,释放的能量足够人类使用100亿年。 在实验室中,聚变反应的优点被不断发现——它产生的能量是核裂变的7倍,反应产物是无放射性污染的氦。更完美的是,未来的聚变电站会始终处于次临界安全运行状态,一旦出现意外,反应会自动停止,不会发生像三哩岛和切尔诺贝利那样的核泄漏事故。 1952年美国试爆了第一颗氢弹,促使科学家考虑如何控制核聚变反应在瞬间爆发的毁灭性能量,“人造太阳”之梦由此而始。 此后,石油、煤炭等化石能源日益枯竭,能源危机和温室效应步步逼近,获取新型能源已经变得十分迫切。虽然风能、水能、太阳能等可再生能源不断地被开发利用,但很难想象,它们能够完全替代传统能源。
一旦“人造太阳”成功运行,带给世界的变化将是革命性的。各国之间再也不用为中东的石油而发生战争。没了石油、煤矿开采带来的污染,二氧化碳的温室效应、南极冰面的萎缩、海岸线的增高等等一系列现在人类头疼的问题都会消失。它将给人类带来无限清洁的能源,就像太阳给我们的一样。
太阳是人造的吗
太阳不是人造的。
太阳是在大约45.7亿年前在一个坍缩的氢分子云内形成。太阳形成的时间以两种方法测量:太阳目前在主序带上的年龄,使用恒星演化和太初核合成的电脑模型确认,大约就是45.7亿年。这与放射性定年法得到的太阳最古老的物质是45.67亿年非常的吻合。太阳在其主序的演化阶段已经到了中年期,在这个阶段的核聚变是在核心将氢聚变成氦。每秒中有超过400万吨的物质在太阳的核心转化成能量,产生中微子和太阳辐射。以这个速率,到目前为止,太阳大约转化了100个地球质量的物质成为能量,太阳在主序带上耗费的时间总共大约为100亿年。
太阳没有足够的质量爆发成为超新星,替代的是,在约50亿年后它将进入红巨星的阶段,氦核心为抵抗引力而收缩,同时变热;紧挨核心的氢包层因温度上升而加速聚变,结果产生的热量持续增加,传导到外层,使其向外膨胀。当核心的温度达到1亿K时,氦聚变将开始进行并燃烧生成碳。由于此时的氦核心已经相当于一个小型"白矮星"(电子简并态),热失控的氦聚变将导致氦闪,释放的巨大能量使太阳核心大幅度膨胀,解除了电子简并态,然后核心剩余的氦进行稳定的聚变。从外部看,太阳将如新星般突然增亮5~10个星等(相比于此前的"红巨星"阶段),接着体积大幅度缩小,变得比原先的红巨星暗淡得多(但仍将比现在的太阳亮),直到核心的碳逐步累积,再次进入核心收缩、外层膨胀阶段。这就是渐近巨星分支阶段。
中国人造太阳有什么用?
所谓的“人造太阳”,是对“受控核聚变实验装置”的形象性的称呼。
我们知道,太阳这类恒星之所以能够发出巨大的能量,是因为在恒星中时刻都在发生着氢聚变为氦的核聚变反应。人类制造出的氢弹,就是不受控制的核聚变反应。核聚变反应产生出巨大的能量,而要让核聚变反应产生的能量为人类所用,就必需要让核聚变反应在受到控制的条件下发生,让反应强就强,让反应弱就弱,让反应停止就能停止,就象现在的核电厂一样。只是现在的核电厂用的是核裂变反应产生的能量,而不是聚变。
但由于核聚变反应使用的原料是氢,是气体,发生反应时,压力要非常大,温度高达5000万度以上,没有材料能够承受这么高的温度和压力。所以科学家就设计了一种装置,让高温高压状态下的氢气由高磁场束缚住,不让它乱跑,也不让它与周边的材料接触,以免材料在高温下融化。同时又在高磁场条件下,能够把核聚变产生的能量引导出来,用来发电。
由于这个装置产生的核聚变反应与太阳等恒星上发生的反应类似(虽然也是氢核的聚变反应,但并不完全一样),所以就形象地把这个装置称为“人造太阳”。
人造太阳有什么用
人造太阳全名为国际热核聚变实验堆,它是一项国际联合的科研项目,主要作用就是为人类提供出不会枯竭的,也不会对环境造成任何污染的新型能源。一旦人造太阳这项技术实现,首先是数千年内能源可能不再是影响人类发展的因素。其次,核聚变生成的物质放射性低,对环境的污染预计会比较小,也可以解决人类近百年发展造成的环境问题以及解决人类各领域发展的环境问题。“人造太阳”的原理“人造太阳”是“核聚变反应装置”一种通俗的说法,之所以称它为人造太阳,是因为它的反应原理和太阳一样。万物生长靠太阳。今天支撑人类社会运转的几乎一切能源,从煤、石油、天然气,到风能、生物能,其本质都是太阳能,而太阳上的能量来自内部的核聚变反应。爱因斯坦著名的质能方程是E=mc。这个方程里的“c”是指光速,每秒30万公里。所以c是一个非常巨大的数字,即便是非常微小的质量m,乘以光速的平方之后都会产生非常巨大的能量。太阳主要是由氢原子组成的。氢原子在极高的温度下,会结合成氦原子,结合过程中会损失一部分质量,它们就会转化成巨大的能量释放出来。人类利用这个原理制造出了氢弹,氢弹的本质就是核聚变反应。但是,它是一种不可控的核聚变反应,主要是用来作为破坏性武器存在的。如果可以让核聚变可控,按照人类的要求释放能量,它就能变成一个能量源泉。所以,“人造太阳”,实际上就是模仿太阳的原理,目标是以极高的效率产生源源不断的清洁能源。
人类可以做出“人造太阳”吗?有多么的困难?
夏天到了,每当夏天炎热的时候,都会吐槽为什么那么热,太阳不能歇歇嘛?那么问题来了如果太阳熄灭,地球上的所有人和动物是不是都会死?难道聪明的人类就不可以给自己造个太阳吗!下面我们就来讲下,人类可以做出“人造太阳”吗?有多么的困难?1、太阳要多久才会毁灭对于像太阳这样的恒星,主序星时期一般为70多亿年,现在太阳还有50亿年的时间可供人类发展,前提是我们不会自己毁灭自己。太阳毁灭时,会发生超新星爆发,巨大的能量会吹跨地球。当然,如果木星的质量增加十倍,那么它就会成为恒星,那样太阳系就能继续存在,只不过换了个恒星,且地球没了。 2、假的太阳所要遇到的问题假如我们真的制造出来了一个全新的太阳,但由于距离太近,它的超高温度和散发出的辐射,都不可能让我们这些地球上的生命存活下来。太阳不仅照亮着我们这个世界,同时还引力作用于太阳系的其他天体,正是它的存在,才让所有行星处于现有的运行轨道。并且,太阳不同于一般物体,人类如何将它的所有特性进行复制?我们又如何将这个庞然大物,置于太阳如今的位置?后记:如果人类在100年后不会毁灭,那么根据目前的科技发展状况和速度,完全可以实现星际移民。 不过美国宇航局2011年12月5日发布声明宣布,该局通过开普勒太空望远镜项目证实了太阳系外第一颗类似地球的、可适合居住的行星。此外,这颗行星上还可能有液态水,而液态水被科学家视为生命存在的关键指标,换个地方住也是一种不错的事情啊。
太阳是核聚变还是核裂变
太阳是核聚变。太阳作为太阳系最主要的能量来源,其内部不断进行着核聚变作用。目前的太阳是一颗步入中年期的黄矮星,内部主要发生“氢氦核聚变”,氢元素通过核聚变形成氦元素,通过核聚变反应点亮整个星球,向太阳系散发光和热。核聚变反应实际上跟核裂变反应一样,同属于核反应。但二者的不同之处则在于,核聚变反应是通过让两个质量较轻的原子,聚变形成新的较重的原子的过程。而核裂变反应则是让一个重原子,裂变成两个新的较轻的原子的过程。核裂变介绍核裂变的原理是链式反应。一些质量较大的原子核,比如铀、钍、钚等的原子核,吸收一个中子后发生分裂,产生两个或者多个质量较小的原子核,分裂的同时释放能量和两到三个中子;这些中子又促使其他较重的原子核发生裂变,核裂变会一直持续下去。这个过程称为链式反应。1933年,匈牙利核物理学家利奥·西拉德提出了链式反应的猜想,立即引起世界上几乎所有物理实验室的兴趣,许多科学家对核裂变展开研究。1938年,德国物理学家奥托·哈恩和弗里茨·施特拉斯曼用中子轰击铀原子时首次发现了核裂变。
太阳是核聚变还是核裂变?
太阳是核聚变。太阳利用的是质子-质子循环,四个氢核聚变为一个氦核的途径之一,这个反应过程是小质量、低光度的主序星的主要能源,例如,太阳现阶段辐射出去的能量90%以上是质子-质子这类反应提供的。核聚变又称核融合、融合反应、聚变反应或热核反应,原子核中蕴藏巨大的能量,原子核的变化(从一种原子核变化为另外一种原子核)往往伴随着能量的释放。核聚变发生的条件产生核聚变需要的条件非常苛刻。 拿太阳来说,其中心温度达到1500万度,另外还有巨大的压力能使核聚变正常发生。 而地球上没办法得到那么大的压力,只能通过提高温度来弥补,不过这样一来温度要到上亿度才行。 核聚变如此高的温度没有一种固体物质能够承受,只能靠强大的磁场来约束。 高温超导体如果能真正实用化的话就可以解决磁场的来源,但体积难免做得巨大了些。