核聚变发电还不现实,美国最近的「核聚变点火」在实用化这条道路上,也还只处在“钻木取火”的阶段。
美国核聚变装置实现“净能量增益”的消息,最近很火。
核电技术又一次进入人们的视野。
对核电技术,大家有没有一些疑惑,就是你看「核电站」都建那么大,但是为什么航天器上的「核电池」却能造得那么小?甚至心脏起搏器里都能装进核电池。
我们暂且不说是它如何被做得这么小的,就说把它放到身体里,这个人难道不怕遭受辐射吗?另外,核动力航空母舰上的反应堆也很小,它是属于「核电站」,还是「核电池」?想了解答案,我们要先从核能说起。
核能这头巨兽,发威方式有三种:核裂变、核聚变、核衰变。
这也是人类利用核能的三个途径。
核裂变:拿中子去轰击铀235、钚239这类易裂变的物质,原子核会分裂成其它两种原子核。
同时有质量亏损。
这些亏损的质量以能量形式耗散。
这就是核裂变的原理。
核聚变的原理,与之刚好相反,让两个质量较轻的原子核,比如氘,碰撞聚合到一起,形成一个质量较重的原子核。
中间也有质量亏损,变成了能量。
核衰变,指原子核自发地发射出去一些粒子,最后变成另一原子核。
它的能量来自那些发射出去粒子。
所以相对前两种来说,能量相对“温和”。
但是这些粒子均对人体有害。
这些粒子分三类:α粒子、β粒子、γ粒子。
α粒子即氦原子核,拥有两个中子、两个质子。
是三种粒子中质量数最大的。
质量数大,意味着它目标大,容易被拦截。
事实上一张纸就可以拦住它。
但是拦住它容易,并不意味着它能量小,例如钋210、钚238的衰变放出的α粒子,能够把自身加热到500-600℃。
β粒子即电子,质量数约等于0,穿透力强于α粒子。
γ粒子即超高频光子,不带电荷,在地磁波谱里排在最顶头,属于最恐怖的那个存在。
穿透力又比β粒子强。
以上就是我们对核能的研究。
认识它后,再利用它。
核裂变有啥用?当然是卤蘑菇蛋!它可比炮仗威力大得多,是核能暴力美学的祖师爷。
主要原料有铀235、钚239、铀233。
除了卤茶叶蛋还可以用来发电,现在的核电站都是采用核裂变原理。
功率动辄1000兆瓦往上走。
核聚变呢?用核裂变产生的高温,点燃「氘」元素,这就是核聚变。
任何愤怒在它面前都不值一提,威力要多大有多大!是暴力美学的巅峰之作。
但是用它来发电还不现实,美国最近的「核聚变点火」在实用化这条道路上,也还只处在“钻木取火”的阶段。
核衰变呢?这就有非常非常多的用途了。
最常见的是做成核电池。
之前说过,钋210、钚238衰变释放的α粒子,能把自身加热至500-600℃。
所以只要接上「热电转化器」,就能把热能转化成电能,功率达到140瓦,驱动个火星车、月球车、空间探测器之类,绰绰有余。
旅行者1号上用的就是钚238电池。
已经过去40年了,还能供电。
钚238电池也曾被用于心脏起搏器。
0.15克(二氧化钚)就够用几十年。
有人说,这不是有辐射吗?是的。
不过还记得α射线的特点吗?用一张纸都能阻挡得住。
所以只要密封得好,并不担心α射线泄漏。
除非人为破坏!因为确实存在人为疏忽的可能,所以后来没生产了。
回到开篇的几个问题。
1.为什么核电站那么大,核电池可以那么小?因为原理不同。
一个利用的是核裂变,一个利用的是核衰变。
2.航母上的核动力是核电站,还是核电池?当然是核电站了。
刚才不是说核电站体积都很大吗?怎么能装上航母?只要有钱,有技术,就能把它由大变小。
3.为什么不把航母上的核反应堆装到宇宙飞船上?装在宇宙飞船上,它的质量体积显得太大。
况且使用场景也不对口。
目前来说,核电池才是宇宙飞船的最爱。