《流浪地球》中“烧石头”是什么技术,在现实中可以实现么?
最近大热的《流浪地球》电影中,联合政府发动了全世界的力量,建造了10000多台星球发动机,这些发动机的动力来源就是重聚变,也就是神奇的“烧石头”。这是一种什么样高科技,如果真的能实现,可以烧石头,那么冬天家里是不是就不用买煤了呢?
首先来看一看聚变技术,核聚变早在几十年前就被提出,我们熟知的氢弹就是一种不可控的聚变释放出来的巨大能量,它的威力巨大,可以轻松毁灭一座城市,是现在人类的终极武器。幸运的是,现在还没有哪个城市在战争中受到过氢弹的打击,希望聚变技术能在未来更好的造福人类,而不是被用于战争。
轻原子核氘和氚结合成较重原子核氦,同时释放出中子和能量,这就是最常见的核聚变,也就是轻核聚变。氘和氚是氢的同位素,它们具有相同的质子,而中子数不同。人们一直以来致力于用氘和氚进行聚变,而没有考虑其他元素,主要有两个原因,一个是氘和氚是最容易发生聚变的元素,聚变条件相对简单;第二就是氘可以在海水中获得,储量丰富。
那么为什么在发生聚变的时候还会产生巨大的能量呢,这就需要提起爱因斯坦的质能方程E=mc2 其中c是光速,也就是300000km/s,可见质量如果转换成能量是多么恐怖的一个数值,一点点的质量就可以产生大量的能量。据计算,30mg的氘完全聚变产生的能量相当于300L的汽油燃烧产生的能量。如果汽车也可以应用聚变技术的话,一块聚变能源电池,就可以一直跑到报废,如果手机可以应用聚变能源技术的话,就再也不用每天充电了,可以无限用下去,甚至传给自己的子女,当然,这并不是手机制造商想看到的。
既然聚变这么厉害,这么神奇,那么我们啥时候才能用到聚变技术呢,其实可控聚变在研发旅途上已经走了一段时间,但是它还有一段很长的路要走。聚变的好兄弟裂变已经应用在造福人类的工程中,比如核电站,有些地方的供电就是由核电完成的,但是由于裂变的特殊性,它会产生一些有辐射的废料,影响人体的健康,所以有时候人们会比较抵触核电站。实际上核电的安全性是可以保证的,中国的核电技术已经走在了世界前列,它会在未来为更多的人类创造更多的价值。
至于聚变,它现在除了能制造氢弹还没有更好的实用价值,因为聚变需要很高的温度和压力,很高很高。我们有时会看到“人造太阳”、“温度超过一亿度”这样的新闻,其中“人造太阳”,就是我们的聚变装置了,而温度超过一亿,是达到聚变反应的条件之一,如果能够在更低温度甚至常温下发生聚变反应,就大大降低了聚变的难度,这就是更神奇的科技“冷聚变”了。当然在考虑“冷聚变”之前,人类还是先把可以看到的正常的聚变搞定才行。现在我们的“人造太阳”EAST已经取得了显著的成绩,国际热核聚变实验堆(ITER)也在建造过程中,虽然长路漫漫,但也许曙光就在不经意间到来,那时候,人类的历史都会为之改变。
好了,那重聚变是啥呢,就是比氘和氚更重的元素发生的聚变,比如像石头里可能存在的Ca、Si之类的,这些元素发生聚变产生的能量更为庞大,而且资源到处都是,石头拿过来就能用,挖一座山就可以慢慢烧。只不过重聚变产生的条件也比氘和氚聚变苛刻的多,可能就不是一亿温度能解决的了。而《流浪地球》中人类已经掌握了这个伟大的技术,所以就能源来说,几乎是无穷无尽的。但是这个技术具体是怎么实现的就是一个谜了,可能我们会在很多年以后知道,总之,现在的我们还不能“烧石头”,还是乖乖的交取暖费比较靠谱。