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？
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。
网友评论
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2024-10-01 22:20:07[笑着哭]
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2024-09-27 20:53:56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]
