流浪地球重聚变发动机技术和核聚变有什么关系


流浪地球重聚变发动机技术和核聚变有什么关系

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【流浪地球重聚变发动机技术和核聚变有什么关系】春节电影《流浪地球》超过20亿票房 。其中提到一个词“重聚变发动机技术” 。那么这是什么技术呢?重聚变发动机技术跟核聚变有什么关系呢?什么是核聚变?本文来探讨下 。
重聚变发动机是什么
在《流浪地球》里,还有一些引人注目的“大家伙”——高度达11千米,比珠穆朗玛峰还高2.2千米的重聚变发动机 。每台发动机能提供150亿吨的推力,而这样的发动机在欧亚大陆和美洲大陆总共有一万两千台,总共能提供150万亿吨的推力 , 如此大的动力方可在5年左右将地球推进到逃逸太阳引力的最低速度,即16.7公里/秒 。
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重聚变发动机技术
李晋斌解读,重聚变,就是由重原子进行的核聚变 。“我们常听说聚变的是轻核聚变即氢聚变反应变为氦放出巨大能量 , 这也是太阳产生能量的主要方式 。人类能做到的还只是利用氢原子进行的不可控核聚变(氢弹),但氦并不是核聚变的终点 , 氦可以继续聚变生成碳,碳继续聚变生成硅,即氦–4→碳–12→硅–28 。
硅当然也不是核聚变的终点,大质量恒星后期的聚变反应就是“重聚变” 。从“硅”开始大质量恒星“重聚变”过程是:硅–28→硫–32→氩–36→钙–40→钛–44→铬–48→铁–52(铁–56),核聚变走到铁这一步,就不再释放能量,而是吸收能量,所以重聚变最后产生的废渣就是铁 。“重聚变”释放出的能量,比氢弹爆炸释放的能量要大很多很多 。当然重聚变需要的温度也高得多、压强也要大得多才能实现 。
小说和电影中,利用岩石为主要燃料进行核聚变就是这个过程 。我们地球上岩石的主要成分是“硅” 。正是有了重聚变发动机,才能让“流浪地球”计划成功,因为岩石在地球上到处都是,提供了无穷无尽的燃料 。至于如何实现可控“重聚变”,那就是科学家而非科幻小说家的任务 。
核聚变简介
核聚变的原理
核聚变 , 即轻原子核(例如氘和氚)结合成较重原子核(例如氦)时放出巨大能量 。因为化学是在分子、原子层次上研究物质性质,组成,结构与变化规律的科学,而核聚变是发生在原子核层面上的,所以核聚变不属于化学变化 。
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热核反应 , 或原子核的聚变反应 , 是当前很有前途的新能源 。参与核反应的轻原子核,如氢(氕)、氘、氚、锂等从热运动获得必要的动能而引起的聚变反应(参见核聚变) 。热核反应是氢弹爆炸的基础 , 可在瞬间产生大量热能,但尚无法加以利用 。
如能使热核反应在一定约束区域内,根据人们的意图有控制地产生与进行,即可实现受控热核反应 。这正是在进行试验研究的重大课题 。受控热核反应是聚变反应堆的基础 。聚变反应堆一旦成功,则可能向人类提供最清洁而又是取之不尽的能源 。
冷核聚变是指:在相对低温(甚至常温)下进行的核聚变反应,这种情况是针对自然界已知存在的热核聚变(恒星内部热核反应)而提出的一种概念性‘假设’,这种设想将极大的降低反应要求,只要能够在较低温度下让核外电子摆脱原子核的束缚,或者在较高温度下用高强度、高密度磁场阻挡中子或者让中子定向输出,就可以使用更普通更简单的设备产生可控冷核聚变反应,同时也使聚核反应更安全 。

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