可控核聚变一旦实现,100克的核燃料,可以让一辆汽车跑多远?

魅力科学君 2024-09-27 18:48:00

相信大家都听说过可控核聚变是一种非常强大的能源,但这种能源具体有多强大,估计大家就没有清晰的概念了。为了更直观地了解可控核聚变有多强大,我们不妨来探讨一个具体的例子:可控核聚变一旦实现,100克的核燃料,可以让一辆汽车跑多远?

简单来讲,核聚变就是指较轻的原子核结合成较重的原子核这样一个过程,而可控核聚变,则是指对核聚变过程进行有效地控制,使其在受控状态下安全、持续且平稳地输出能量。

在已知的宇宙中,氢是最轻的,也是最多的元素,其丰度达到了73.9%,远远地超过了其他的元素,所以这种元素当然也成为了人类研究可控核聚变的最佳原料。

氢有氕、氘和氚这三种同位素,它们的区别在于,氕原子核是一个质子,氘原子核由一个质子和一个中子构成,氚原子核则由一个质子和两个中子构成,由于氕的聚变难度相对较高,而在氘-氘、氘-氚和氚-氚这三种聚变方式之中,氘-氚核聚变释放的能量最多,也相对最容易实现,因此目前可控核聚变的研究主要是基于氘-氚核聚变的。

所以我们可以假设,这100克的核燃料是由氘和氚构成,并且它们可以全部参与核聚变反应之中。

核聚变释放出的能量,来自聚变过程中发生的质量亏损,根据根据科学家的测算,氘-氚核聚变的质能转化率约为0.7%,也就是说,在这100克核燃料发生的核聚变反应过程中,会有大约0.7克的质量以能量的形式被释放出来,根据质能公式“E = mc^2”可计算出,这个能量大约为63万亿(6.3 x 10^13)焦耳。

好的,我们再来看看汽车,根据型号的不同,我们驾乘的汽车的百公里油耗也存在一定的差异,通常在4至11升之间,这里我们可以取其中位数,也就是每100公里消耗8升汽油。

已知汽油的热值约为4600万(4.6 x 10^7)焦耳/千克,汽油的密度一般在0.70至0.78千克/升之间,这里我们可以取值0.74千克/升,简单计算一下可得,汽车跑100公里需要消耗大约2.7亿(2.7 x 10^8)焦耳的能量,平均下来,就是270万焦耳/公里。

前面我们已经计算出,100克由氘氚构成的核燃料完全聚变后,可以释放出63万亿焦耳的能量,我们将这个数值除以270万焦耳/公里,就可以得出,这样的能量,可以让一辆汽车跑大约2300万公里。

这是什么概念呢?这样说吧,即使我们驾驶一辆汽车以100公里/小时的速度一直跑,我们也需要大约26年的时间才能跑完2300万公里,又或者说,这样的距离,大概相当于我们围绕着地球赤道跑575圈。

这还没完,因为我们现在驾乘的汽车还不能实现将汽油所释放的能量进行高效的利用,实际上,由于汽车发动机内部的热量散失、摩擦导致的机械能损失、变速器的效率损耗、传动系统中的能量耗散,以及各种辅助设备的能耗等等因素的存在,我们驾乘的汽车通常只能将大约15%至25%的燃油能量转化为推动车辆前进的有效动力。

可以看到,这样的能量利用率其实是很低的。我们有理由相信,随着科技的进步,人类对能量的利用效率也会不断地提升,在这种情况下,在人类未来实现了可控核聚变之时,能量利用率提升一倍应该不是什么问题,而如果真是这样的话,那这100克的核燃料,就可以让一辆汽车跑大约4600万公里的距离。

通过以上所述,相信大家都对可控核聚变的强大有了一个清晰的认知。我们有理由相信,可控核聚变一旦实现,人类文明就将会出现飞跃式的发展,正是因为如此,科学家也一直在致力于可控核聚变的研究,期待在不远的未来,人类能够真正地实现这一技术,从此开启一个全新的能源时代。

34 阅读:14925
评论列表
  • 2024-09-28 04:20

    再等50年吧[呲牙笑][呲牙笑]

    上官天月 回复: 用户10xxx62
    你见过核反应堆只有发动机那么大的吗?现在最小的比大卡的集装箱还大。但这是核裂变。核聚变只是个概念,谁也不知道用什么方式才能靠谱实际。那么它的方向就不一定非要从大往小方向型化,也许是反向的,可以从小往大方向增强。也许像个小箱子那样更容易先实现了呢。
    用户10xxx62 回复:
    那这汽车得有多大,不可能一个核反应堆只有发动机那么大吧
  • 2024-09-29 23:37

    汽车能跑多远取决于它所能携带的能源有多少,和可控核聚变有毛个关系?咋的,你还想安个核能在汽车上?[哭着笑]

    上官天月 回复:
    不知道谁无知,想都不敢想。哪件发明创造不是从异想天开开始的?
    膨胀中的肉团 回复:
    你真是无知的像个原始人,你知道什么是核聚变吗?那特么是用超高温和高压将两颗较轻的原子核结合成一个较重的原子核,从而产生出巨大能量,这个超高问有多高?数千万度以上,可控核聚变是核裂变的升级版,是为了实现更安全,释放能量更大且完全能控制能量的聚变过程,这么高的温度,如此庞大的能量,我都不说后续还有降温以及能量转换的装置,就一个聚变装置,你特么告诉我能用一个小盒子完成?物理学是焊死的玩意,过程就是这个过程,一点不懂全靠幻想还在这犟的头头是道,我话就放这,你连大学都没上过,连最基础的知识都不具备,你要不要犟一下你是哪所高等大学出来的精英让我开开眼?
  • 土星 10
    2024-10-10 11:57

    实际上用核裂变发电也行,就是把核电站的电供应到城市的,再应用到电车也一样,只是多造点充电桩。长途尽量不开小车坐高铁,现在高铁也多。长途坐高铁也比小车更安全的多,又不容易造成高速堵车

    轩辕雲霄 回复:
    就算用核能也是烧开水,飞机怎么烧开水?
    冰夜孤星 回复:
    核裂变污染太严重了,日本的核废水就是核裂变发电站的产物,而且危险性太大了,一不小心就是核武器自爆。并且原料也很贵。核聚变是目前科学能看到的,能提供最大量能源,同时又是最清洁,最便宜的方式了。只是一直没法实现。
  • 2024-10-12 12:12

    核能就是烧开水,能跑多远取决于你能带多少水

  • 2024-10-01 10:59

    超级炸弹

    上官天月 回复: 我是谁
    0分也知道失控才爆。可控的现在是想让它爆都难,就凭你这点撞击力?
    我是谁 回复:
    物理知识0分
  • 2024-09-28 19:07

    有多远滚多远。

  • 2024-11-12 11:32

    100克的核燃料泄露了能毒死多少人?污染多大面积的地方?

    轩辕雲霄 回复:
    叫你多读书你天天打游戏。有污染的是核裂变,核聚变是干净无污染的,这是目前人类最理想最干净的能源
  • 核动力能让车子跑多远关键就看能把隔离罩推多远[呲牙笑]

    上官天月 回复:
    你先搞动什么叫可控核聚变再来讲吧,可控核聚变五个字是一体的,可没有你把可控二字拆出来讲的。天真黑,指的是天非常黑,而不是天真,然后天多黑。慢慢品。
    0未得通其道A只能窥其貌0 回复: 上官天月
    [笑着哭]
  • 2024-11-29 19:35

    说什么呢,掌握可控核聚变且能小型化的话那人类的文明等级就能直接升一大级,从现在的0点7级直接到1点7级,这是什么概念?人类可以在太阳系当中为所欲为了。

  • 2024-09-29 08:30

    己走入了电池的牛角尖

  • 2024-09-30 07:32

    你猜为什么核电站都建在沿海或者水边[得瑟]

    上官天月 回复:
    裂变与聚变能一样?
  • 2024-10-01 22:55

    万一出个车祸就是核污染。[笑着哭]

    小黄瓜 回复:
    核聚变没有污染
    巨物的优势 回复: 小黄瓜
    [抠鼻]氚是放射性元素你不知道吧!
  • 2024-09-30 21:08

    先学好数学呗

  • 2024-11-12 23:37

    汽车过来报废期,轮胎换了n次,核原料还没用1%[呲牙笑]

  • 2024-11-15 01:05

    那么问题来了,能控爆炸带来的核聚变吗?[得瑟]

  • 2024-10-01 01:17

    不是有核裂变电池吗。这么危险的东西装在车上脑子怎么长的。

    花好月圆人醉 回复:
    多看,要不是你的网有问题。中国也制造了。
    上官天月 回复:
    网上也没有啊
  • 2024-09-29 22:10

    和反物质比差远了!

  • 2024-10-03 19:41

    一旦发生车祸就是,毁天灭地

    用户60xxx98 回复:
    核聚变没有污染~撞车的能力不足以引爆核聚变!
    dby10952 回复: 用户60xxx98
    想多了,可控核聚变现在输入的能量比输出高了不知道多少,现在是想办法提高这个比例,尽可能达到能量平衡或者净输出,达到平衡就可以想办法扩大装置体积,实现核聚变发电了
  • 2024-10-03 16:55

    不可能,全球汽车厂工人全下刚

  • 2024-10-03 17:25

    这种假设还是不要提出来的好

  • 2024-10-04 13:19

    汽车跑多远,核聚变上亿度,怎么用,用坩埚吗,还是化,最多做个烤漆

  • 2024-10-04 13:04

    远到都不知道家在哪里

  • 2024-10-08 01:14

    这玩意被同时引爆,那就热闹了

  • 2024-10-09 09:46

    到处核辐射怎么办

    匆匆那年 回复:
    不是…咱就没学过物理吗?
  • 2024-10-15 20:18

    小汽车上装蒸汽论机吗?核聚变只产生热量,干的就是烧开水的活

  • 2024-10-25 16:04

    [抠鼻]核聚变汽车都出来了,反物质动力汽车出来不过分吧?

  • 2024-11-11 13:59

    实际上这都是空想。因为能量是能量,能发挥出多少功率又是另一码事。炸药能量高吧?你咋不用来开车?

  • 2024-11-11 22:03

    以后的交通工具不应该有需要添加能源一说,交通工具生产出来,就自带一个能量盒,一直到交通工具报废,能量没有用完。

  • 2024-11-12 22:05

    这个东西可以被坏人利用成小核弹的

  • 2024-11-12 21:24

    美国已有突破

  • 2024-11-18 09:07

    可控核聚变装汽车上,那时这个世界是否还存在?也许核大战早就毁灭地球上所有生物了!而且装车上,一枪就引爆了!

  • 2024-12-09 08:26

    就算可以实现,也是投入一千收回一百

  • 2024-12-22 12:58

    梦,永远是白天的梦

  • 2024-09-28 17:59

    然后用钥匙上的遥控器按一下,无论多远都会定位,然后自动驾驶来到你面前[笑着哭]

  • 2024-09-30 16:13

    发生车祸算核爆炸吗

    上官天月 回复:
    可控聚变要过亿温度才可以,碰撞顶多2000度[得瑟]
  • 2024-10-09 09:46

    到处核辐射怎么办

  • 2024-10-08 13:06

    有生之年你是不可能实现的抽象派

  • 2024-10-09 12:31

    就算油价涨到100元一升我也不会用这种核能车

  • 2024-10-13 16:29

    这个绝不能在中国上市,不然中石油、中石化等垄断企业要破产了!

  • 2024-11-12 22:28

    方圆几公里直接上天

  • 2024-11-12 09:01

    行走的核弹,起火了怎么办?

  • 2024-11-12 20:02

    就算成功了厂家也会人为控制使用寿命

  • 2024-11-18 18:01

    搞到飞行器还差不多,汽车怎么可能

  • 2024-11-20 10:19

    蚂蚁一样小的原子弹,你见过吗?[笑着哭]

  • 2024-11-24 16:42

    可控核聚变可能早就存在于几个人的脑海里了。

    晓军 回复:
    只是他们不能说出来而已!
  • 9527 1
    2024-12-07 18:11

    一个家庭一百克六十多亿地球人。核动力用完后,废品怎么处理想过没有

  • 2024-12-06 18:04

    那要撞个车方圆几公里全灰飞烟灭。

  • 2024-12-06 20:03

    隐患很大,如果发生车祸反应堆被撞毁会导致核泄露。

  • 2024-10-22 07:27

    先不考虑真假,如果是真的,那这套装置值几辆车钱?

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