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質能轉換有多厲害 質子散多少錢一盒( 三 )

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當然 ， 這只是理論上完美轉化達到的效率 ， 在實際操作中 ， 無法達到這種效率 。因為燃料不可能達到100%的純度 ， 也不可能達到100%的全部裂變反應 。比如原子彈爆炸 ， 在裂變反應還沒有完全時 ， 就炸散了 。據一些資料介紹 ， 廣島原子彈實際效率只達到1.2% ， 就是這個道理 。
核聚變的效率比核裂變又要高多了 ， 太陽和一切恒星能夠源源不斷的輻射出能量 ， 就是因為其核心持續的進行著核聚變 。由于核聚變發生要極高的溫度或高壓 ， 如何將核聚變能量控制在一個容器里持續緩慢地釋放 ， 還是一個全世界正在研究的難題 。
核聚變為啥叫“人造小太陽”？這是由于核聚變模仿的是太陽質能轉換方式 ， 因此 ， 人們又把可控核聚變叫做“人造小太陽” 。但請大家要厘清的是 ， 人造小太陽不是制造出一個閃閃發光的小太陽照耀著人間 ， 而是利用太陽核心這種核聚變方式獲得能量 ， 用于發電或動力 ， 來造福人類 。
事實上 ， 人造小太陽只是一個巨大的機器 ， 這種機器叫托卡馬克裝置（見上圖） ， 核聚變反應就控制在這個機器里進行 。
可控核聚變要解決的最大難題有兩個 ， 一個是要將億度高溫約束在一個籠子里 ， 而世界上沒有任何物質能夠耐受如此高溫 ?，F在對核聚變高溫等離子體約束采用的主要有磁約束和慣性約束 ， 過去講過多次 ， 這次就不細講了 。
另一個難點就是能量輸入與輸出比 ， 只有輸出比輸入大一定數量級時 ， 這個技術才有價值 。點燃核聚變需要很高點火溫度 ， 也就需要輸入很大能量 ， 如果輸入能量比輸出能量還大 ， 或者只小一點點 ， 就沒什么價值了 。
現在這兩個難點都在不斷克服 ， 各國都取得了不少進展 ， 在這個領域中國走在了世界前列 ， 約束核聚變高溫等離子體的溫度和時間在不斷延長 ， 現在實現了1.2億度約束101秒的突破 。
但這種指標距離可控核聚變真正實現商業應用 ， 顯然還有很大的差距 。
核聚變質能轉化率依然很低 ， 未來還有更高的嗎？越重的元素核聚變條件要求越苛刻 ， 如氦核聚變溫度就至少要2億度以上 。因此現在可控核聚變還只能從最輕的元素~氫開始 ， 因為這種聚變要求的溫度條件是最低的 。地球上的可控氫核聚變 ， 通俗地說 ， 就是在1億℃溫度條件下 ， 氫原子核不斷融合成更重的氦原子核的過程 ， 這個過程會有0.7%的質量轉化為能量 ， 比核裂變質能轉化率高出6倍 。
也就是說1kg的氫 ， 有7g質量轉化為能量 ， 根據質能方程計算 ， 可得到6.3*10^14J的能量 。這個能量相當于1.75億度電 ， 或者15萬噸TNT炸藥爆炸的威力 。當然 ， 核聚變也像核裂變一樣 ， 受諸多因素影響 ， 效率并不會達到完美的100% 。
但不管怎樣 ， 這已經是人類現在能夠掌握最高效率的質能轉化了 。
從質能轉化率0.7%到100% ， 這期間還有99.3%的空白 ， 等著人類去發現 。未來 ， 人類還能夠找到更高效的質能轉化方法嗎？不知道 。但可以肯定的是 ， 越高的質能轉化率 ， 轉化的條件要求就越高 。我相信 ， 人類科學不斷發展 ， 總會有新的突破 。
最完美的質能轉化就是反物質與正物質的碰撞 ， 1kg反物質與1kg正物質湮滅 ， 能夠得到2kg的質能轉換 。不過反物質在我們世界非常稀少 ， 科學家們花費巨大能量實驗了幾十年 ， 全世界得到的反物質粒子（質子和原子）加起來只有15ng（納克） ， 全部湮滅還不夠燒一杯開水 。
當然 ， 也幸好我們世界反物質極少 ， 否則恐怖分子隨便弄一把 ， 人類就沒辦法存在下去了 。你說呢？歡迎討論 ， 感謝閱讀 。
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