可控核聚变一旦实现,地球上的氚会被用光吗?本来就只有几公斤

魅力科学君 2024-02-14 10:58:58

核聚变是一种极为强大的能量来源,毫不夸张的讲,如果实现了可控核聚变,那人类文明就将会出现飞跃式的发展,正因为如此,科学家们也一直在致力于可控核聚变的研究。

简单来讲,核聚变反应其实就是较轻的原子核聚合成较重的原子核的过程,在已知宇宙中的所有元素中,氢元素的结构最简单,丰度也是宇宙第一,并且远远超过其他的元素,因此氢元素自然也成为了人类研究可控核聚变的首选原料。

氢有三种同位素,即:氕(H)、氘(D)、氚(T),其中氕原子核中只有一个质子,氘原子核中有一个质子和一个中子,氚原子核中则有一个质子和两个中子。

就目前的情况来看,可控核聚变主要研究的是氘和氚的核聚变,至于氕的核聚变,则因为其发生核聚变需要的条件过高而暂时没有研究。所以我们也不难想象,如果未来人类真的实现了可控核聚变,应该是会大量消耗氘和氚的。

地球的海洋中蕴含着大量的氘,根据科学家的估算,其总储量大约有40万亿吨,所以我们不必为氘的来源发愁,但问题是,氚却是一种不稳定的同位素,其半衰期只有大约12.43年,而地球上的氚主要由宇宙射线产生的,其生成氚的效率本来就很低,再加上衰变,因此地球上的氚其实极为稀有,科学家估计,其总储量也就只有几公斤。

这就不免会令人担心,可控核聚变一旦实现,地球上的氚会被用光吗?毕竟本来就只有几公斤。实际上,我们根本就不必为此感到担心,因为虽然地球上自然存在的氚少得可怜,但我们却可以用人工制造氚。

首先,我们需要简单了解一下宇宙射线是如何在地球上产生氚的。

所谓宇宙射线,是指来自外太空的高能亚原子粒子,在它们之中,有可能存在着快中子(能量极高的中子),当快中子轰击地球大气层中构成气体分子的原子时,就可能将其原子核“击碎”,而一部分“碎片”,就可能形成氚,比如说快中子轰击大气层中的氮-14原子核时,就会生成碳-12和氚,而这就是地球上自然存在的氚的主要来源之一。

实际上,这其实就是人工制造氚的原理,不过由于我们很难制造出像宇宙射线那么高能量的中子,就算能够制造,也需要极高的成本,因此用中子轰击氮-14原子核来制造氚还不现实。怎么办呢?当然是找一种能够在较低能量的中子轰击下,就可以产生氚的元素。

在过去的日子里,科学家已经找到一种非常符合这种条件的元素,那就是锂。科学家发现,锂-6原子核在被较低能量的中子轰击之后,就可以稳定地生成氦-4和氚。然而即使是用这样的方法来制造氚,其成本也是挺高的,这又应该怎么解决呢?其实有一个巧妙的办法。

需要知道的是,氚氚核聚变的过程可以简单地描述为,一个氘原子核与一个氚原子核发生聚变,然后生成一个氦-4原子核和一个中子,这也就意味着,氚氚核聚变本身就是一个良好的中子发射源。

所以我们只需要将锂-6放置在可控核聚变反应装置的内壁,就可以借助氚氚核聚变释放出的中子来重新生成氚,而这些重新生成的氚,又可以被收集并用于下一轮的核聚变反应,这样就实现了氚的循环使用,进而大幅地降低了可控核聚变的成本问题。

可以看到,这就相当于锂-6代替了氚,成为了被消耗的原料。实际上,科学家已经证明这种方法是可行的,所以我们的问题就变成了,可控核聚变一旦实现,地球上的锂会被用光吗?

事实上,与只有几公斤的氚相比,地球上自然存在的锂可就多了去了,相关统计数据表明,截至2023年,全球已探明的锂资源储量可达9800万吨,另一方面来讲,地球的海洋中还蕴含着大量的锂,根据科学家的估算,其总储量大约有2600亿吨,只不过由于海水中的锂浓度很低,我们目前暂时还不能做到有效的提取。

地球上自然存在的锂有两种稳定的同位素,分别是锂-6和锂-7,其中锂-6的相对丰度约为7.59%,尽管它们所占的比例相对较小,但在如此大的基数面前,其总量还是非常可观的。

所以我们可以乐观地认为,在人类实现了可控核聚变之后的几十万年时间里,都不用担心地球上的锂会被用光。可以想象的是,在几十万年之后,人类应该早已掌握了基于氕的可控核聚变,而氕在地球上乃至于宇宙中,都可以说是随处可见,所以到那个时候,人类就更不用担心原料问题了。

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评论列表
  • 2024-02-16 20:50

    最可怕的是:我们全世界的人类都在不知不觉地加入培训Ai智能,甚至深陷其中却不自知正在培训一个敌对人类强大的敌人。

    杀死比尔 回复: 邓子
    征服宇宙?? 你怕是对宇宙有啥误解吧!![笑着哭][笑着哭]
    邓子 回复:
    碳基生物注定是走不出太阳系的,人类的使命就是创造出有思想的硅基机器人去征服宇宙!
  • 2024-02-18 17:14

    照人类目前文明发展的进程,100年后都不知道会是啥样 如果真的实现能源廉价自由,那世界才是丰富多彩到惊艳

  • 2024-02-19 18:20

    你们装B装完了吗?装完了你们不回去吃饭吗?

    这是个假名 回复:
    我就喜欢边吃边装
    用户10xxx62 回复:
    我都是吃饱了才装[得瑟]
  • 2024-02-16 00:49

    问题是用核聚变烧开水能突破星际一级文明吗?

    花式弃权 回复:
    一步步来吧!脚踏实地一点点突破,总比研究168种性别要好![哭笑不得]
    用户88xxx10 回复:
    烧开水转换率低,早不适用。。其实还有其他方法,只是没深入研究
  • 2024-02-15 00:06

    小编你这个智商还是别发文章了!

    飘叶 回复:
    要不你发一篇大作给大家欣赏欣赏?来嘛
  • 2024-02-16 17:42

    氦三也行,不过得登陆月球才行

    ⑨⑨⑨⑨⑨⑨ 回复: 外星特使
    人造陨石是吧
    外星特使 回复:
    月球建基地,釆完提纯后直接打包扔下来!
  • 2025-01-29 23:55

    轻核聚变只是第一步,后面还有重核聚变,也就是流浪地球里的烧石头

  • 2025-02-04 08:48

    会把地球炸光吗?毕竟地球只有一个。大逗比

  • 2024-11-21 10:00

    ⭕️自然绝对诚实/决定论/宿命论,有确定性(真理/知道)和现象复杂性,意识作用于人体(物质)对宿命有广泛扰动。科学追求确定性(求万变中不变的真理/本质,物质不灭,能量守恒,1+1=2等等)。观测有不确定性需要提高观测精度,解释自然的“不确定性”“对称或然性”想干啥?❌是为不知道找原因吗??没有确定性(不知道)如何利用自然???花瓣飘零不是动量不确定,是大量动量作用观测不足的观测不确定性。空间连续可入,位置和速度的精度没有任何极限。光粒子电荷质量大小不连续,不是运动不连续。特定粒子观测困难,大量粒子分布有观测不确定,不是粒子运动不确定。………不确定性原理肯定是骗!同与不同的确定性是科学认知的根本,“波粒二象性”祸害了这个人类认知的核心根基!!!绝对真理客观存在,人类诞生前月亮不运动吗?引力有没有?不言自明!……仰望星空信任自然的地心说需要认知进化,能否定绝对真理??地心说依据的不变现象变了吗?没有!号称相对真理是悖论斯坦蔑视自然欺师灭祖搞骗的伎俩。瞎搞虚幻瞎搞不确定,量子鬼学,好吗?———❌追求确定性真理是生存智慧,为什么悖论斯坦要追求证明站着睡觉更好(统一场)???

  • 2024-11-21 09:59

    ❌质能方程是一个鬼把戏!!!———能量的具体内涵是动能和势能,是物理公理规定的物理概念。物质质量是其不变的内在本质,能量(动能和势能)都是物质相互作用和相对运动变化的度量(质量不变),是变化现象。能量不是物质的本质,咋能与孤立质量等效???场无质量居然有能量?………数学都是基于物理公理的演绎,超越物理公理的数学能量理解当然是虚幻(1+1=2是自然哲学/物理公理,牛顿定义自然哲学公理作为数学原理)。………🍎🍎物质的本质是带电质量体,物质不灭,电荷守恒,电磁力与万有引力统一于物质的不变本质。能量,力,场,波等宇宙一切自然现象,都是物质相互作用相对运动的变化现象,没必要搞虚幻,搞虚幻是祸害。号称物质是波/波是物质/物质是能量,都是搞骗。质能等效是脱离基本公理的数学虚幻,欺师灭祖&蔑视自然,祸害基本概念和认知方法。———有人知道悖论斯坦的狗屁能量内涵是啥吗???………有趣的是木星象太阳一样自发光,它们的大气也相似。木星是裂变发光还是聚变发光??木星大气中的氦和氢有没有可能是裂变反应释放的???

    信任自然可求真 回复:
    傻孩子,不懂礼貌。………你主动来讨论问题,我回答了你的每个问题,你不回答我的任何问题。你到底想干嘛???
    信任自然可求真 回复:
    你怀疑质量守恒吗???
  • 2024-02-17 15:58

    还几十万年以后,几十万年之后人类早就不存在了说不定。说话这么大次次的,那还不如说我们到太阳上面去拿拿原料更方便,或者说到木星上去拿也可以呀。

  • 2024-02-21 13:34

    给小编科普一下。核聚变是氕+氘→氚。记不住话,出国别说你是中国人,俺们丢不起这人。

  • 2024-03-22 08:12

    按宇宙理论,地球的能量主要接受太阳,原始社会到现在,人类都是使用地球吸收太阳能产生的产物。个人认为应该重视太阳能,

    柒月- 回复:
    现在一级文明都不到呢用什么太阳能,一级文明就是自己能使用自己星球的所有能源,能用恒星的能量直接到二级文明了。
    长风破浪会有时 回复:
    温度就是能量
  • 2024-11-21 09:59

    ⭕️粒子对撞机能创造新物质吗?不!!只能产生一些破碎(质量亏损)。核能化石能太阳能都是释放光子,清洁能源的根本在于光 photon energy and photon behavior discussions,宏观引力微观电磁力包括光子都服从牛顿力学。正负光子(中微子)是电子质子撞击的破碎,质子电子的强大电斥力(大于10^36倍引力)发射它们的碎块到达零电势区域的速度就是真空光速。原子内部遍布真空,极微小光子惯性飞行,在强大引力场中有轨道运动与逃逸折射或撞击,在斥力场散射反射等。原子惯性飞行穿透材料的条件太差,获得动能当然也很不容易。……中子大冲量撞击原子核是产生光子动能(核能)的关键方法,电子撞核,质子撞轨道电子,冲量都太小。……加速器驱动的次临界核能可以获得无穷能源,且不受现有裂变材料的局限。———热量温度是光粒子辐射(热质说),高温体辐射更多光子吸收低温体辐射的更少光子,温度传递只能由高温体到低温体(熵只是数学描述,动能传递耗散是生机活力,不是绝望)。高温体辐射更多动能光子,当然微观运动更剧烈(热动说)。无光子辐射是绝对零度,宇宙背景辐射超过且接近绝对零度,获得绝对零度当然极难。

  • 2024-02-19 17:48

    上月球上采集氦3,核聚变,产生热能,架个锅炉烧水,用发电机让动能转为电能,再拉根电线从月球到地球,人类能用1万年新能源……实在编不下去了

  • 2024-11-21 09:59

    ❌解释自然因果是骗术,静电斥力发射是能源之源!!! ………因果是主观思维,没有自然因果(律),前因后果(以知识为因推理论证目的果),是(数学)演绎推理,必须从公理/真理出发,才有意义。🍎牛顿以观察归纳认知自然,定义自然哲学公理作为数学原理/演绎思维因。🍎苏格拉底说,真理是唯一的,因果关系无穷多。只有思维因,没有现象因,现象复杂普遍联系因素无穷多。没有从归纳真理/公理(不变现象)出发,瞎编因果都是骗术。空间弯曲就是一个著名的因果解释自然骗术。………所谓释放核能的原因,光电效应因果,干涉现象因果,双缝干涉延迟实验因果,轨道跃迁因果,宏观微观不同因果,高速低速差异因果,不确定性原理因果解释,祸害了强大微观电磁的深入研究。具有宏观不确定性的电磁力,是万有引力的10^36倍以上,物质本质(带电质量体)的静电斥力发射是可利用能源(光子动能/核能化石能太阳能等)的源头(电斥力发射光子/热量)!!!………现象解释都只是辩证法过程,观测归纳//辩证法//需要同时满足牛顿的三个归纳条件,必要性充分性真实性,这是得到真理(思维演绎因)的唯一方法。………归纳现象发现真理是科学,因果解释现象是有害骗术!

  • 2024-02-20 09:14

    实现了可控核聚变我的工资能突破3000大关吗?现在1800,还有100的全勤奖

    上帝 回复:
    180不好找,1800还不是遍地都是
    dream 回复:
    你怕是没在村镇作坊上过班…
  • 2024-03-26 17:04

    吵吵,接着吵吵,我就喜欢看热闹

  • Alan 3
    2024-04-12 00:34

    钢铁侠就成现实了

  • 2025-02-04 10:32

    小编真没文化,铁以下的元素都能作为核聚变原料,懂?

  • 2025-02-02 23:53

    真理都是简单的,不证自明(不变现象)无法证明(全称命题/可证伪),悖论诠释百年号称证明(全称命题)是骗。古希腊哲学对真理(科学知识)的理解——真理是不变的现象。水流现象千变万化是真实/不是真理。水往低处流现象不变,太阳东升西落现象不变,都是有用的真理/知识/知道。物质不灭,能量守恒,电荷守恒,1+1=2,绝对时空,相对速度,……都是不变的现象/真理。居然有人号称人人不知的空间弯曲是真理,还胡编人人可知的时间是虚幻!!都是缺德笑话。绝对时空可微可积,弯曲不均匀空间可积分吗?科学/哲学追求确定性(知道)是生存的必须,鼓吹不确定(不知道)❌是鬼迷心窍丧心病狂。科学是观测归纳不是假说证明不是解释稀奇。所有物质100%由带电质量体/粒子构成(不变现象/本质),电子质子结合成中子,正负光子结合成中微子。……不显电性的中子,中微子,穿透材料/等离子体/微观电磁结构的能力强大,中微子极其微小,必然是穿透物质材料的惯性运动冠军。电子质子光子都带电,穿透力当然不行。——物体材料边缘亚原子尺度正负电场密集分布,带电光子电子受引力斥力作用,分裂成双缝干涉条纹,边缘衍射条纹,奇怪吗???

  • 2025-02-02 23:53

    ❌以太的小胆太小了!!!以太是波动学派的(根基)托辞遮羞布,悖论斯坦干脆厚脸皮直接骗,让波搞独立单干/和物质质量说拜拜,来个二象性指鹿为马,无源场也用上!再诠释诠释,高速低速搞区别对待,宏观微观弄成不同,质量尺寸时间都弄成可以变,能量搞成数学能量,,,还不行?绝对时空也不要了,相对运动搞成残废/让光绝对运动,相对时空更美妙可惜惯性系不同意。又不行了??什么能难住骗子呢?换个假说继续骗,搞广义的,把空间也搞弯,轨道电子不干就不管它了,物质相互力也弄点鬼,,,,用假说无中生有(🍎哈哈,我说有鬼谁能证无?)号称证明全称命题,脸厚怕啥?坚决把大胆假说革命进行彻底/1955/game over?

  • 2025-02-05 10:26

    ❌一群孔乙己,看不起短衣帮(看不起牛顿的经验归纳,迷恋悖论斯坦假说鬼把戏),自己受害于悖论斯坦创造假说和科幻之乎者也邪念,天天诠释相对论之乎者也,相对论长衫子实在是破(都是假说瞎编皇帝新衣,也木有理想惯性系)也不忍脱了去,读书人偷书不算偷/假说科学不算假,趾高气扬地祸害子孙祸害国家!!!指桑骂槐骂“民科”(实际也是孔乙己,民科民粹是不知为不知,与伪科学何干???),都以为自己是举人(官科)!狗咬狗狗咬人。笑死个人。一些孔乙己只能挨丁举人的毒打。[偷笑][偷笑] 假说对假说,永远凑不拢,天天去搞假说之乎者也孔乙己骂假说孔乙己,骂短衣帮,号称修正牛顿。笑死人了。

  • 2024-02-17 16:29

    走入误区了,应该找暗物质

    密西比 回复:
    暗物质只是理论,而且跟现在的能源关系不大,应该是反物质吧!直接正反湮灭,100%的质能转换!比核聚变强多了!
  • 2024-02-17 21:31

    可能吗

  • 2024-02-18 11:07

    不能用氢吗?铁之前的元素都可以用来聚变,只看技术达不达得到而已

    清醒 回复:
    氘氕氚都算是氢是重氢。
    吹水 回复:
    温度要更高
  • 2024-03-12 18:22

    海水可以提炼!!

  • 2024-03-25 19:40

    海水堪比石油。只要你技术能达到。[笑着哭][笑着哭][笑着哭]

  • 2024-03-25 22:01

    HDT

  • 2024-03-25 18:01

    月球的潮汐能要是利用起来,能量无限啊

    巨物的优势 回复:
    [得瑟]效率太低。。
  • 2024-03-26 18:44

    AI进化的速度是几何倍的,地球最终要不就是人类搭载ai芯片提升脑力,要不直接上传意识做机械飞升

  • 2024-03-26 19:39

  • 2024-04-21 23:36

    我预言:百年内在坐的各位都将尘归尘土归土!

  • 2024-12-07 19:42

    大原子都是中子占多数,可见其中缺质子。能不能与氢发生聚变反应?

  • 2025-02-01 11:02

    龟活一万年!为什不研究它的所以长寿的机制呢[墨镜][墨镜]

  • 2025-02-02 21:17

    月球很多哦

  • 2025-03-26 16:06

    开水不能不烧

  • 2025-04-01 23:40

    孩子总有一天会用完的,只要时间够长。

  • 2024-02-15 11:01

    氘氘反应还是氘氚反应?

    榴梿鸭 回复:
    从理论上,反应条件最低的是氘氚反应。当然先搞出氘氚最重要的。
  • 2024-02-15 07:03

    氦3才是最理想的核聚变燃料。

    一叶孤舟 回复:
    不能实现氢-1的可控核聚变都是徒劳。只有氢才能大规模廉价地使用
  • 2024-03-25 21:14

    进口日本辐射水就够了

  • 2024-03-25 16:01

    其实就是可控氢弹的

  • Fung 1
    2024-03-27 10:38

    上一个人类文明,也是这样自我毁灭的

  • 2024-04-03 19:12

    啥玩意都有用完的时候,就算把太阳搬过来,也有熄灭的那一天[得瑟]

  • 2024-04-06 21:12

    由于海水中的锂浓度很低,目前暂时还不能做到有效的提取。但可控核聚变成功后就有多余能量从海水提取锂了

  • 2024-04-14 21:42

    直接暗宇宙抽能量,无限能源

  • 2024-04-18 10:58

    后面应该是烧二氧化碳了,不用烧开水了

    剧毒 回复:
    推得动功率强大的发电机吗
    liyiyou 回复: 剧毒
    目前应该有试验堆了,除了温度低,其他和烧开水没区别。烧开水不就是加热水产生水蒸气推动蒸汽机么,这个就是加热液态二氧化碳来推动。
  • 2024-04-22 08:22

    氕不行吗?

  • 2024-04-27 18:48

    还不是烧开水?小型化不了[静静吃瓜]

  • 43 1
    2025-01-28 10:03

    别核聚变了这条死了只有死[静静吃瓜]看看头顶的参考答案[静静吃瓜]在看看自己抄都能抄错[静静吃瓜]

  • 2025-01-28 21:58

    等我们能正常往返地月的时候就是核聚变得到突破的时候

  • 2025-02-01 07:01

    毫无悬念

  • 2025-02-02 15:56

    都能核聚变了,能源不再是桎梏之后粒子对撞机使劲造就是了

  • 2025-03-07 07:50

    没关系,本座的空间指环里还有很多[得瑟]

  • 2025-03-28 16:44

    月球上比地球丰度大得多

  • 2025-04-02 18:43

    去地球以外寻找啊

  • 2025-01-05 10:25

    你以为咱们为啥要开发月球?

  • 2024-02-15 23:06

    有本事你去用,都归你了

  • 2024-02-16 10:34

    放心 够你投胎到腻

  • 2024-02-16 23:43

    好在🈷️球上很多很多[鼓掌][鼓掌][鼓掌]

  • 2024-02-16 22:02

    核废水里就有,但是可控核聚变需要的是氦3.

  • 2024-02-17 21:13

    修仙才是正途

  • 月球上多的是啊

  • 2024-03-02 19:40

    从月球和太空行星上取呀,那可是用之不歇

  • 2024-03-11 13:24

    氕(pie不记得是二声还是三声),氘(dao一声),氚(chuan一声)

  • 2024-03-14 14:12

    这就是所有国家疯狂登月的原因

  • 2025-03-07 08:54

    用个锤子氢原子,到时候铁元素原子序数以内的元素都能做聚变燃料了

  • 2025-02-06 00:06

    ❌证实/证明理论是骗术:::需要证明的真理/理论是骗,号称证明真理/理论也是骗!!!真理理论作为预测未来的全称命题,证伪当然有效,证明/证实当然无效。号称证明XX论和万有引力定律,都是骗。实验只能证明具体现象是真实。 认知自然/想知道能不能趟过一条河?没有经验知识无法演绎应用,创造假说也没用,只能依靠观测归纳。所有自然规律都是对过去的归纳,未来不变,不变的原因是不知道,只能信任自然!——“相对真理”也是骗术,真理是客观存在的绝对真理,人类诞生之前月亮不运动吗??引力有没有??都是显而易见!仰望星空信任自然的地心说需要认知进化,能否定绝对真理??地心说依据的现象变了吗?没有!号称相对真理是悖论斯坦蔑视自然_欺师灭祖_搞骗的伎俩。❌❌大胆假设(规律),细心求证,都是骗术,是悖论斯坦发家(科学家)的“两头骗”!用假设猜想后脑勺肯定没用,搞1000年可解释一切稀奇的鬼故事(假说假设,不是公设假定)也真不了,牛顿自然哲学反对任何创造假说!!!无人机,潜水艇,轮子,核弹的发明创造都是由公理和观测经验大胆演绎的结果/现象,与自然复杂现象一样,真理不变现象无穷多。质能方程演绎狗屎造核弹有用吗?

魅力科学君

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