如何让两个氢原子核结合在一起,以达成核聚变的条件,从而释放出巨大的能量?
度娘给出了答案,让两个氢原子的原子核以每秒种三千公里的速度相对撞击,这样就可以让带正电的原子核克服电磁斥力阻挠,让核之间的距离靠近到让核力发生作用为止,然后核力就会用远大于电磁力的力量将两个原子核拉拢在一起,并放出核力的势能。
打个比方,你在天花板上放置了一块磁铁,然后你在下面向上扔另一块磁铁上去,让它们两块磁铁吸合在一起,在你向上扔磁铁的过程中,你就给了这块磁铁一个初速度,这样磁铁就有了动能,然后这块磁铁在上升的过程中,克服了重力,到达了磁力产生作用的距离,然后磁力就把它们吸合在一起。
在这个过程当中,重力就相当于同性电荷的斥力,它们阻挠了磁铁结合在一起。而磁力就相当于核力。在磁铁结合的过程中,很显然,磁力做了功,发出啪一声,就是磁力做功转化出来的能量。由于核力比电荷斥力在数值上大好几个数量级,若是磁铁磁力与重力按照同样比例来算的话,你扔一块磁铁上去,磁铁吸合在一起的声响说不定能震垮一幢楼。
而现在,我们想要的就是得到这个巨大的能量。
其实,我们现在已经能够获取这个能量,那就是氢弹,但是要得到能控制的,持续的能源,却还有不少问题。
王石现在的问题就是弄一些可靠的措施,可持续地释放这种能源。
对于前面提及的六种方案,首先裂变方案不是聚变能,而且技术也已经相对成熟,但还是首先就被枪毙掉了。一个是辐射不太好控制,再就是材料比较难搞。
对于第二个被枪毙的就是惯性约束了,这就方案说得简单一点,就是通过激光或其他什么手段,瞬间加热聚变物质,让核燃料在一个短暂的时间里突破温度、密度和体积的临界状态,实现聚变反应。
在这里,这个温度就是就是原子核高速运动的标志,大家都知道温度就是分子的热运度嘛。而这个密度和体积则是保证了这个有效撞击次数,只有次数足够多,放出来的核能才能够利用起来,若是要能持续运行下去的话,产生的核能还必须大于投入的能量,必竟产生激光也是需要能量的。机器维护运行也是一笔不小的开销,是吧。
不过在这个过程中,难以解决的地方就是持续性和小型化,以王石目前的条件来看,前景还不明朗。所以也被搁置了。
而磁性约束方案,主要靠磁场来束缚这些高温高速的原子核,以便满足临界条件,完成核反应。
事实上王石也想不明白,磁力怎么束缚这些高温的粒子,上网科普了以后才明白,原来通过设计线圈绕组,让磁场形成一个螺旋圆环,让磁力线形成象一根首尾相接的弹簧一样的闭合圈。而高速运动的带电粒子受磁力线的作用,被限制在一个环形磁场内。大家都知道,相同方向的通电导线互相吸引,所以通电离子流具有聚合作用,从而保证它们不会跑到磁场外面去。
这样就比较容易达到了临界条件,实现核聚变的持续进行。
现在对于王石来讲,困难主要在与体积比较庞大,难以小型化。
再来看看第四个方案,按照方案内容,让两束经过加速器加速的离子相对撞击,想了一下,王石实现的可能性不大,因为原子核很小,可以想象要让它们瞄准了对撞是多么的困难,就象你用枪打一个放在月亮上的乒乓球,打得着吗?所以这个也就是在理论上有可能,但实际上是不可能实现的。
对于第五个方案,也就是电场约束方案,它是通过用一个金属容器产生的电场来约束带电离子的,也就是外壳加正电压,中心部位加负电压,在这样的电场作用下,聚变原子核就被电场束缚在这个容器内了,在相互撞击后,部分产生聚变反应。这样王石也不好说什么,因为实际上这个方案是已经实现稳定聚变了,只是由于投入比产出的能源还要多得多,所以尽管还有改进的余地,但是技术上的难题还有很多,由于电场约束的局限性,核燃料密度达不到临界要求,造成核反应的速度实在太慢。从而大大限制了输出功率。
而第六个方案,是梦想综合了前面几种方案后,结合自身条件和优势,提出的新的方案。那就是聚能混合装药。