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第二百四十二章 越简单越稳定

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“看来她们确实有事情瞒着我们!”张静宜说:“而且,从琼斯露露答话里,听得出她们有主动放弃的可能!”

一年前,我写了一篇关于聚变能作为能源的评论,标题为“聚变反应堆:不是他们想象的那样美好”。该文章引起了很多人的兴趣,这从100多位读者评论中可以得出。 因此,我被要求撰写一份后续报告,继续与读者对话。首先提供一些个人背景资料,这会为刚刚进入这个领域的人带来好处。我是一位实验物理学家,在新泽西州的普林斯顿等离子体物理实验室做了25年的核聚变实验研究。 我的研究兴趣在与聚变能研究和开发有关的等离子体物理和中子生产领域。 现在我已经退休了,我已经开始更冷静地看待整个聚变行业,我认为一个日常工作的商业核聚变反应堆会导致比解决问题更多的问题。

所以我觉得有必要消除一些围绕着人工核聚变而来的夸张说法,这种夸张常常称核聚变为“完美”的能源,并且经常被吹捧为世界能源问题的最终解决方案。去年的文章表明,无休止地宣称的核聚变完美(通常是“取之不尽,廉价,清洁,安全,无辐射”)已经被严酷的现实所击破 - 聚变反应堆实际上和理想能源的情况恰恰相反。但是这个讨论很大程度上只涉及了设想中聚变反应堆的特点缺陷,聚变支持者继续坚持将会在某一天会以某种方式解决。

“主动放弃应该不可能吧?”项紫丹说:“有谁能活得下去,却主动放弃的?”

氘在普通水中很丰富,但没有自然供应的氚(一种半衰期只有12.3年的放射性核素)。国际热核实验堆网站指出,氚燃料将“从全球氚库存中提取”。该库存包括从主要位于加拿大安大略省,其次是在韩国的坎杜大型核反应堆的重水中提取的氚,未来来自罗马尼亚。目前的“全球库存”约为25千克,每年增加约0.5公斤,Muyi Ni及其合着者在其2013年聚变工程与设计期刊文章“ITER的氚补给评估”中指出,库存预计在2030年之前达到顶峰。

尽管聚变研究者们愉快地谈论聚变氘和氚,但他们实际上非常害怕使用氚,原因有两个:首先,它具有放射性,所以有与其潜在的释放有关的安全问题。其次,随着D-T熔合中子轰击反应堆容器,放射性物质不可避免地产生,需要增强屏蔽,这极大地妨碍了进入维护和引入放射性废物处置问题。

“以我们的感觉来说,肯定没有,”张静怡说:“去问问每个地球人,有谁会说自己活够了?但如果你已经活了几百万年了,过的又是日复一日、今天就是无数个昨天的翻版的无聊日子,你敢说你一定不会有活够了的念头?”

近距离伽马暴可能灭绝任何比微生物更加复杂的生命形式。由此,两位天文学家声称,只有在大爆炸发生50亿年之后,只有在10%的星系当中,才有可能出现类似地球上这样的复杂生命。

宇宙或许比先前人们想象的要更加孤单。两位天体物理学家声称,在可观测宇宙预计约1000亿个星系当中,仅有十分之一能够供养类似地球上这样的复杂生命。而在其他任何地方,被称为伽马暴的恒星爆炸会经常性地清除任何比微生物更加复杂的生命形式。两位科学家说,这些的爆炸还使得宇宙在大爆炸后数十亿年的时间里,无法演化出任何复杂的生命。

科学家一直在思考这样一个问题,伽马暴有没有可能近距离击中地球。这种现象是1967年被设计用来监测核武器试验的人造卫星发现的,目前大约每天能够检测到一例。伽马暴可以分为两类。短伽马暴持续时间不超过一两秒钟;它们很可能是两颗中子星或者黑洞合二为一的时候发生的。长伽马暴可以持续数十秒钟,是大质量恒星耗尽燃料后坍缩爆炸时发生的。长伽马暴比短伽马暴更罕见,但释放的能量要高大约100倍。长伽马暴在短时间内发出的伽马射线,可以比全宇宙都要明亮。

持续数秒的高能辐射本身,并不会消灭附近一颗行星上的生命。相反,如果伽马暴距离足够近,它产生的伽马射线就有可能触发一连串化学反应,摧毁这颗行星大气中的臭氧层。没有了这把保护伞,这颗行星的“太阳”发出的致命紫外线就将直射行星地表,长达数月甚至数年——足以导致一场大灭绝。

这样的事件发生的可能性有多高?在即将发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上的一篇论文中,以色列希伯莱大学的理论天体物理学家斯维·皮兰(Tsvi Piran)和西班牙巴塞罗纳大学的理论天体物理学家保罗·希梅内斯(Raul Jimenez)探讨了这一灾难性的场景。

天体物理学家一度认为,伽马暴在星系中气体正迅速坍缩形成恒星的区域里最为常见。但最近的数据显示,实际情况要复杂许多:长伽马暴主要发生在“金属丰度”较低的恒星形成区域——所谓“金属丰度”,是指比氢和氦更重的所有元素(天文学家所说的“金属”)在物质原子中所占的比例。

利用我们银河系中的平均金属丰度和恒星的大致分布,皮兰和希梅内斯估算了银河系内两类伽马暴的发生几率。他们发现,能量更高的长伽马暴可以说是真正的杀手,地球在过去10亿年间暴露在一场致命伽马暴中的几率约为50%。皮兰指出,一些天体物理学家已经提出,可能正是伽马暴导致了奥陶纪大灭绝——这场发生地4.5亿年前的全球灾变,消灭了地球上80%的生物物种。

接下来,这两位科学家估算了银河系不同区域内一颗行星被伽马暴“炙烤”的情形。他们发现,由于银河系中心恒星密度极高,距离银心6500光年以内的行星在过去10亿年间遭受致命伽马暴袭击的几率高达95%以上。他们总结说,复杂生命通常只可能生存于大型星系的外围。(我们自己的太阳系距离银心大约2.7万光年。)

其他星系的情况更不乐观。与银河系相比,大多数星系都更小,金属丰度也更低。因此,两位科学家指出,90%的星系里长伽马暴都太多,导致生命无法持续。不仅如此,在大爆炸后大约50亿年之内,所有星系都是如此,因此长伽马暴会导致宇宙中不可能存在任何生命。

90%的星系都是不毛之地吗?美国沃西本恩大学的物理学家布莱恩·托马斯(Brian Thomas)评论道,这话说得可能有点太过。他指出,皮兰和希梅内斯所说的伽马射线照射确实会造成不小的破坏,但不太可能消灭所有的微生物。“细菌和低等生命当然有可能从这样的事件中存活下来,”皮兰承认,“但对于更复杂的生命来说,伽马射线照射确实就像按下了重启按钮。你必须一切重头开始。”

皮兰说,他们的分析对于在其他行星上搜寻生命可能具有现实意义。几十年来,SETI研究所的科学家一直在用射电望远镜,搜寻遥远恒星周围的行星上可能存在的智慧生命发出的信号。不过,SETI的科学家主要搜寻的都是银河系中心的方向,因为那里的恒星更加密集。而那里正是伽马射线导致智慧生命无法生存的区域。皮兰说,“或许我们应该朝完全相反的方向去寻找。”

“我还得去找她们!”舒云鹏咬咬牙说:“否则真的死不瞑目!”

最要命的难点是没有一个可用的第一壁材料,要是有一种材料,能够耐一亿度高温、耐受中子束照射、耐高压、可塑、易制得,聚变堆就会变得和人类这几百年里烧的其他锅炉一样简单易得了,估计拿裂变堆改改就能当聚变堆用。

但是人类并没有找到这样的超级材料,别说耐一亿度,就是耐五千万度的都没有找到,甚至耐五万度的材料都没有。

他还想再去找琼斯露露,反正是否礼貌是否会讨人嫌,他都顾不上了。没想到的是,琼斯露露主动来找他了,而且还不是一个人。

因为在如此高温下的物质都是等离子形态, 所以就可以(只能)用磁场加以约束, 并且磁场强度要非常非常大才能束服住这些高能粒子, 所以不得不采用超导线圈才能实现. (这个更耗电啊)

所以, 可控核聚变本身也是个很耗电的东西. 它所要实现的第一个目标其实就是能量平衡(你输出的电能先把自己要消耗的给抵消, 剩下的才是发电呀)

“月亮,你也来了?”看到艾米莉带着琼斯露露和琼斯月亮两个人出现时,舒云鹏很惊讶。他看看露露,露露笑而不语。

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