從古至今人類都在不斷的研究和探索世界的奧秘，在短短幾千年的時(shí)間內(nèi)，人類能夠站到地球食物鏈的頂端，這說明人類科技發(fā)展的速度很快，人類之所以能夠有如此之快的發(fā)展速度，主要是因?yàn)槿祟惱昧说厍蛏虾芏嗟馁Y源，地球上的資源豐富多樣主要分為以下幾類：礦產(chǎn)資源鐵、銅、鋁、金、銀，廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造，電子設(shè)備建筑等領(lǐng)域，非金屬礦產(chǎn)包括煤炭、石油、天然氣等等，水資源包括海洋、河流、湖泊、地下水等，土地資源包括耕地、林地、草地等，對(duì)于人類來說，能夠快速提升科技的是煤炭、石油、天然氣。煤炭是重要的發(fā)電燃料，在很多國(guó)家大量的火力發(fā)電廠以煤炭為主要能源，通過燃燒煤炭產(chǎn)生的高溫高壓蒸汽，驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電，煤炭發(fā)電具有成本較低，技術(shù)成熟可靠的優(yōu)勢(shì)，為工業(yè)生產(chǎn)、居民生活等提供了幫助。
在鋼鐵、冶金等行業(yè)，煤炭被用作還原劑和燃料。例如，在煉鐵過程中，焦炭（由煤炭煉制而成）作為還原劑，將鐵礦石中的鐵還原出來。同時(shí)，煤炭燃燒產(chǎn)生的熱量為工業(yè)生產(chǎn)中的各種高溫反應(yīng)提供了必要的條件。除此之外，石油對(duì)于人類的需求來說也是非常巨大的，石油經(jīng)過提煉加工可得到汽油、柴油和航空煤油等燃料，為汽車、卡車、船舶、飛機(jī)等交通工具提供動(dòng)力。這些交通工具在現(xiàn)代社會(huì)的物流運(yùn)輸、人員出行以及國(guó)防安全等方面起著不可或缺的作用。石油是合成塑料的主要原料，塑料廣泛應(yīng)用于日常生活中的包裝、電器、家具、玩具等各個(gè)領(lǐng)域，以及工業(yè)生產(chǎn)中的零部件制造、管道等。在人類科技發(fā)展的過程中，它們都起到了非常重要的作用，如果沒有這些能源，人類不可能有如此之快的發(fā)展速度。
不過這些能源相比于目前人類的想要實(shí)現(xiàn)的可控核聚變來，還差的非常遠(yuǎn)，在已知的宇宙中，氫是最輕的，也是最多的元素，其豐度達(dá)到了百分之74左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了宇宙中的其它元素，所以這種元素當(dāng)然也能夠成為人類研究可控核聚變的最佳原料，氫有氕、氘和氚這三種同位素，它們的區(qū)別在于，氕原子核是一個(gè)質(zhì)子，氘原子核由一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子構(gòu)成，氚原子核則由一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子構(gòu)成，由于氕的聚變難度相對(duì)較高，而在氘-氘、氘-氚和氚-氚這三種聚變方式之中，氘-氚核聚變釋放的能量最多，也相對(duì)最容易實(shí)現(xiàn)，因此目前可控核聚變的研究主要是基于氘-氚核聚變的。可控核聚變的來源還要感謝太陽(yáng)，我們的太陽(yáng)是一顆恒星，從誕生以后就開始不斷的燃燒，到現(xiàn)在為止太陽(yáng)已經(jīng)燃燒了50億年之久。
太陽(yáng)之所以能夠燃燒這么長(zhǎng)時(shí)間，就是因?yàn)閮?nèi)部核聚變的反應(yīng)，根據(jù)科學(xué)家的研究發(fā)現(xiàn)，在太陽(yáng)核心的溫度能夠達(dá)到1500萬(wàn)攝氏度，壓力大約是3000億個(gè)大氣壓，在這種環(huán)境下，氫原子核的運(yùn)動(dòng)速度非?？?，相互碰撞的概念會(huì)大大增加，但是質(zhì)子之間存在靜電排斥力，正常情況下很難靠近，而在太陽(yáng)核心的極端條件下，質(zhì)子有機(jī)會(huì)克服這種斥力相互接近，兩個(gè)質(zhì)子相互碰撞之后，可能會(huì)融合在一起形成一個(gè)由兩個(gè)質(zhì)子組成的雙質(zhì)子組合，不過雙質(zhì)子是一種非常不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，絕大多數(shù)的時(shí)候會(huì)衰變成兩個(gè)質(zhì)子，在衰變的過程中，會(huì)釋放出正電子，中微子，質(zhì)子轉(zhuǎn)化為中子，從而形成氘核（氫的同位素）。這一步反應(yīng)是整個(gè)核聚變反應(yīng)的開端，也是最困難的一步，因?yàn)樾枰朔|(zhì)子間的靜電排斥力。
形成的氘核會(huì)與另一個(gè)質(zhì)子發(fā)生碰撞，并融合成一個(gè)氦 - 3核。這個(gè)過程同樣需要克服靜電排斥力，并且由于反應(yīng)產(chǎn)物的核子數(shù)增加，所需的溫度和壓力條件更高。氦 - 3核與另一個(gè)氦 - 3核碰撞，進(jìn)而形成兩個(gè)氦 - 4核和兩個(gè)質(zhì)子。氦 - 4核是穩(wěn)定的，不會(huì)進(jìn)一步參與核聚變反應(yīng)，而釋放出的質(zhì)子則可以繼續(xù)參與質(zhì)子 - 質(zhì)子鏈反應(yīng)，形成一個(gè)循環(huán)。通過不斷地重復(fù)這個(gè)循環(huán)過程，太陽(yáng)內(nèi)部的氫原子核逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楹ず?，并釋放出大量的能量。能夠知道太?yáng)核聚變反應(yīng)的原因，還要感謝愛因斯坦，在此之前人類是通過普通燃燒來計(jì)算的，以太陽(yáng)的體積來計(jì)算，就算是它全部都是由煤炭構(gòu)成的，也只能夠燒大約5000年，而愛因斯坦的質(zhì)能方程式解開了這個(gè)謎題。
質(zhì)能方程式徹底顛覆了經(jīng)典物理學(xué)中質(zhì)量和能量相互獨(dú)立的概念，它表明質(zhì)量和能量是等價(jià)的，是同一事物的不同表現(xiàn)形式，極大的拓展了人類對(duì)物質(zhì)和宇宙本質(zhì)的理解，質(zhì)能方程式揭示了原子核內(nèi)蘊(yùn)含著巨大的能量，為核能的開發(fā)和利用提供了理論依據(jù)，通過核聚變和核裂變反應(yīng)，人類能夠?qū)⑽⑿〉馁|(zhì)量虧損轉(zhuǎn)化為巨大的能量釋放出來，根據(jù)愛因斯坦提出的質(zhì)能公式（E=mc^2），太陽(yáng)每秒釋放出的能量約為3.8乘以10的26次方焦耳，太陽(yáng)每秒會(huì)損失大約420萬(wàn)噸質(zhì)量。太陽(yáng)的質(zhì)量大約有2000億億億噸（1.989 x 10^30千克），以每秒420萬(wàn)噸這樣的消耗速度，46億年的總消耗量也“只有”大約5800萬(wàn)億億噸（5.8 x 10^26千克），這就意味著，在過去的46億年的時(shí)間里，太陽(yáng)消耗的質(zhì)量大概只相當(dāng)于太陽(yáng)當(dāng)前質(zhì)量的萬(wàn)分之3。
太陽(yáng)釋放出來的能量是巨大的，但是地球每秒鐘接收到的能量只有22億分之一，大家不要小看這22億分之一的能量，它相當(dāng)于地球上一百萬(wàn)噸煤炭燃燒的能量總和，這也是為什么人類要實(shí)現(xiàn)可控核聚變的原因，那么人類現(xiàn)在離實(shí)現(xiàn)可控核聚變技術(shù)還有多遠(yuǎn)呢？目前人類離可控核聚變技術(shù)還有非常遙遠(yuǎn)的道路，可控核聚變需要在極端高溫高壓的環(huán)境下進(jìn)行，并且有效的控制和維持等離子體的穩(wěn)定性，目前可控核聚變裝置能夠?qū)崿F(xiàn)并維持的時(shí)間還比較短，其中一個(gè)原因就是托卡馬克中的等離子體很難控制，而且容易撕裂，并逃逸出用來約束它的強(qiáng)大磁場(chǎng)，在極端的溫度和中西輻射下，反應(yīng)器內(nèi)部的材料會(huì)快速的退化，開發(fā)出能夠承受長(zhǎng)期高溫高壓和強(qiáng)中子輻射的材料是關(guān)鍵挑戰(zhàn)之一。
目前科學(xué)家還沒有找到這種材料，而且可控核聚變技術(shù)需要大型的實(shí)驗(yàn)裝置和反應(yīng)堆，建設(shè)和維護(hù)這些東西都是需要大量的資金和人力投入的，目前可控核聚變技術(shù)還處于起步階段，距離商業(yè)化應(yīng)用還有一定的差距，想要讓可控核聚變成為一種具有競(jìng)爭(zhēng)力的能源，需要在提高能力輸出的同時(shí)，降低成本，包括燃燒獲取，裝置建設(shè)等方面，有一些科學(xué)家認(rèn)為，人類想要實(shí)現(xiàn)可控核聚變技術(shù)還需要50年左右的時(shí)間，如果說未來人類真的能夠?qū)崿F(xiàn)可控核聚變技術(shù)，對(duì)于人類的生活來說有哪些改變？從汽車的燃料來說，100克的核燃料能夠讓一輛汽車跑多遠(yuǎn)？我們假設(shè)這100克的核燃料全部參與核聚變，根據(jù)科學(xué)家的計(jì)算，質(zhì)能轉(zhuǎn)化率為百分之0.7，也就是說在這100克核燃料發(fā)生的核聚變反應(yīng)過程中。
會(huì)有大約0.7克的質(zhì)量以能量的形式釋放出去，這個(gè)能量大約是63萬(wàn)以焦耳，根據(jù)不同汽車的型號(hào)來看，普通汽車的百公里油耗通常在4-11升之間，如果說我們開的這輛汽車的油耗大約是每100公里8升汽油，已知汽油的熱值大約是4600萬(wàn)焦耳每千克，汽油的密度在0.7-0.78千克之間，汽車跑100公里需要消耗大約2.7億焦耳的能量，平均下來就是每公里270焦耳，將100克核燃料完全聚變后，能夠釋放出63萬(wàn)億焦耳的能量，我們將這個(gè)數(shù)值除以270萬(wàn)焦耳每公里，就能夠得出一輛汽車跑大約2300萬(wàn)公里，這是什么概念呢？假如我們行駛一輛汽車，以每小時(shí)100公里的速度一直前進(jìn)，需要26年的時(shí)間才能夠跑完這么長(zhǎng)的距離，相當(dāng)于繞地球跑575圈。
簡(jiǎn)單來說就是，如果我們加入這100克的核燃料，這輩子都不需要再加燃料了，它足夠我們用一輩子，而且它還是天然的清潔能源，光從這一點(diǎn)我們就能夠看出可控核聚變的重要性來，除此之外，它還有很多其他的作用，和太陽(yáng)能、風(fēng)能相比，可控核聚變不受天氣的影響，能夠持續(xù)持續(xù)、穩(wěn)定的能源輸出，為人類的生產(chǎn)生活提供可靠的電力保障，化石燃料是二氧化碳的主要來源，可控核聚變能夠有效的解決這個(gè)問題，一旦可控核聚變技術(shù)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，其燃料成本低廉，且運(yùn)行維護(hù)成本相對(duì)較低，將使得能源價(jià)格大幅下降，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展?？煽睾司圩兡軌?yàn)楹教炱魈峁?qiáng)大、高效的動(dòng)力，使人類能夠更輕松地進(jìn)行深空探測(cè)、星際旅行等活動(dòng)。
例如，使用核聚變發(fā)動(dòng)機(jī)的航天器可以大大縮短星際航行的時(shí)間，提高人類探索宇宙的能力。在月球、火星等天體上建立基地需要大量的能源，可控核聚變可以為太空基地提供可靠的能源供應(yīng)，使得長(zhǎng)期的太空基地建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成為可能?？煽睾司圩兗夹g(shù)可能會(huì)應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，如為高能武器、新型動(dòng)力裝置等提供能源，增強(qiáng)國(guó)家的軍事戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì)?？偟膩碚f，可控核聚變對(duì)人類來說好處非常多，所以如果人類能夠?qū)崿F(xiàn)可控核聚變，那么人類距離一級(jí)文明就不遠(yuǎn)了，不過想要實(shí)現(xiàn)可控核聚變需要一種非常特殊的能源，這種能源就是氦-3，氦-3是一種氦氣同位素氣體，含有2個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子，化學(xué)符號(hào)3He，氣體具有無(wú)色，無(wú)味，無(wú)臭穩(wěn)定的氣體。
氦-3有著許多特殊的特性。當(dāng)氦-3和氦-4以一定的比例相混合后，通過稀釋制冷理論上溫度可以降低到無(wú)限接近絕對(duì)零度。在溫度達(dá)到2.18K以下的時(shí)候，液體狀態(tài)的氦-3還會(huì)出現(xiàn)“超流”現(xiàn)象，即沒有黏滯性，它甚至可以從盛放它的杯子中“爬”出去。然而，當(dāng)前氦-3最被人重視的特性還是它作為能源的潛力。氦-3可以和氫的同位素發(fā)生核聚變反應(yīng)，但是與一般的核聚變反應(yīng)不同，氦-3在聚變過程中不產(chǎn)生中子，所以放射性小，而且反應(yīng)過程易于控制，既環(huán)保又安全。不過根據(jù)科學(xué)家的研究發(fā)現(xiàn)，地球上氦-3的儲(chǔ)量并不是很多，而在月球上，氦-3的儲(chǔ)量能夠達(dá)到100萬(wàn)噸，這對(duì)人類實(shí)現(xiàn)可控核聚變來說有很重要的幫助，所以有很多科學(xué)家都希望能夠在月球上開采這種資源。
不過現(xiàn)在人類雖然已經(jīng)能夠登陸月球，但也只是在月球上進(jìn)行短暫的停留，想要真正的在月球上面開采氦-3這種能源，還是需要一定技術(shù)的，目前人類的科技來看，人類還沒有辦法在月球上開采這種資源，所以人類還需要繼續(xù)努力才行，小編認(rèn)為，人類作為地球上最有智慧的生命，人類的科技在不斷的進(jìn)步和發(fā)展，未來只要人類能夠堅(jiān)持不懈的努力下去，未來隨著人類科技的進(jìn)步和發(fā)展，人類一定能夠解開這個(gè)奧秘，小編希望人類能夠早日實(shí)現(xiàn)自己的夢(mèng)想，對(duì)此，大家有什么想說的嗎？
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