新浪科技訊 北京時間6月21日消息,在我們的頭頂,有一種源于自然的強(qiáng)大能源——太陽,它距離地球大約9300萬英里,僅有十億分之一的太陽總能量傳輸?shù)竭_(dá)地球,太陽的能量使地球變成一個充滿生命的世界,太陽每秒向地球表面?zhèn)鬟f的能量相當(dāng)于2018年所有發(fā)電站的總發(fā)電量。
在地球上,人類主要通過收集能量來驅(qū)動機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn),例如:收集下落的水的能量,在水力發(fā)電廠將水的勢能轉(zhuǎn)化為電能,為了創(chuàng)造能量,人們必須將物質(zhì)轉(zhuǎn)化為能量。、
太陽的能量使地球變成一個充滿生命的世界,太陽每秒向地球表面?zhèn)鬟f的能量相當(dāng)于2018年所有發(fā)電站的總發(fā)電量。
鏈?zhǔn)椒磻?yīng)
產(chǎn)生能量的其中一種方法是裂變原子,原子是宇宙中所有物質(zhì)的基本組成分子,因此如何控制裂變原子的鏈?zhǔn)椒磻?yīng),就能產(chǎn)生穩(wěn)定的能量流,一旦該反應(yīng)失去控制,裂變原子在一次核爆炸中會同時釋放大量能量。
每個原子的核心,即原子核,是由更小的粒子構(gòu)成,即質(zhì)子和中子。將原子核凝聚在一起的作用力存儲了大量的能量,為了從原子核中獲得能量,科學(xué)家們提出了一個將重原子分裂成輕原子的過程,因?yàn)檩^輕原子不需要像較重原子那么多的能量,用于將原子核聚集在一起,能量以熱或者光的形式釋放出來,這個過程叫做核裂變。
當(dāng)一個原子被分裂時,就開始產(chǎn)生連鎖反應(yīng):被分裂的原子會觸發(fā)另一個原子產(chǎn)生分裂,以此類推。為了使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)處于可控范圍,科學(xué)家研發(fā)了減緩原子分裂的方法,例如:吸收一些分裂的粒子。
核能
核電站收集原子分裂釋放的能量,世界上最大的核電站是日本的柏崎刈羽核電站,它由7個核反應(yīng)堆組成,最大發(fā)電能力大約是8000兆瓦,世界上最大的單個核反應(yīng)堆是中國臺山核電站的兩座核反應(yīng)堆之間的紐帶,臺山核電站的每個反應(yīng)堆裝機(jī)容量為1750兆瓦。
單個核反應(yīng)堆比不受控制的核反應(yīng)(例如原子彈爆炸)產(chǎn)生的能量小許多,現(xiàn)今,引爆一顆原子彈是所產(chǎn)生的能量相當(dāng)于柏崎刈羽核電站半年的發(fā)電量。
核裂變過程的一個缺點(diǎn)是產(chǎn)生核廢料,裂變的原子通常不穩(wěn)定,并產(chǎn)生危險的輻射,更重要的是核廢料需要妥善儲存許多年,一旦釋放到環(huán)境會帶來風(fēng)險。
核聚變
科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)另一種類型的核反應(yīng),一種產(chǎn)生能量而不產(chǎn)生核廢料的反應(yīng),當(dāng)兩個較輕的原子結(jié)合成一個較重的原子時,失去的質(zhì)量就會轉(zhuǎn)化為能量,該過程被稱為核聚變。同時,聚變也會發(fā)生在太陽核心,每秒太陽將大約6億噸的氫燃燒成大約5.96億噸的氦,產(chǎn)生的能量相當(dāng)于數(shù)萬億顆原子彈。
然而,在地球上實(shí)現(xiàn)核聚變是非常困難的,該聚變僅在極端條件下才會發(fā)生,例如:太陽的高溫高壓環(huán)境,迄今科學(xué)家還沒有有效地證明可控核聚變產(chǎn)生的能量比消耗的更多,但他們正在努力做到這一點(diǎn),一種方法是用高功率激光從不同方向射向微小的氫同位素微粒。
核聚變將是未來一種非常有前景的能源解決方案,但人們很容易忽視我們的頭頂有一個巨大的核聚變反應(yīng)堆,這就是太陽,隨著太陽能效率不斷提高,我們甚至不需要再創(chuàng)造其他能源,只需要捕捉更多的太陽能,就能滿足人類日常所需的能量需求。
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