钱江晚报·小时新闻记者郑琳
《流浪地球2》的火爆已经出圈到真正研发核能的单位也来点赞了。1月30日晚上,中核集团在微博上发了一句话引爆网络:“你们尽管想象,我们负责实现!”
《流浪地球》中的核心科技,就是高速发展后的未来核工业。如果人类真的失去太阳,“烧石头”的核工业,真的能带来无穷的能源嘛?
来自中核集团的科研人员现身说法:这个可以有!
那么,电影中涉及到核科学的内容有哪些?科幻与现实到底有多远距离?核工业在探索的路上走到何处?来自中核集团规划研究所苏杨老师为大家带来最浪漫的硬核科普!
行星发动机是不可能的,但“人造太阳”可以有!
《流浪地球2》中,人类计划给地球安装上万座巨大的行星发动机,推动地球离开太阳系,这些发动机就是重核聚变行星发动机。可控核聚变并非奇思妙想,它正是目前世界最前沿的重大核科学研究,也是各国都在深入研究的大科学工程。影片中最引人注目的重核聚变行星发动机,全球布置上万台,每台发动机的高度比珠峰朗玛峰还高2.2公里,单台发动机能提供150亿吨的推力。
理论上来说,就算有这样的推力,也不足以推动地球离开既定轨道,但是作为科幻电影,倒是提出了新的假想,并且把聚变能量的作用直观的展现出来,不得不说这也是一件了不起的事情。
电影中呈现的重核聚变,是将石头中所包含的重元素进行核聚变反应,也就是所谓的“烧石头”,理论上的确有可行性,但是实际利用起来,以现在的技术手段是不可能的。
重核聚变是采用硅等元素作为聚变原料,首先要克服原子核之间的静电斥力,众所周知,越重的原子核所带电荷越多,越难以产生聚变。
因此各国重点研究的可控核聚变均采用轻核聚变,即用氢的两个同位素——氘和氚来进行研究。
国际热核聚变实验堆(ITER)项目就是正在通过模拟太阳的核聚变反应,产生能量并实现可控利用。
由中核集团牵头研发的中国新一代“人造太阳”装置(HL-2M)在2022年实现等离子体电流突破100万安培(1兆安),创造了中国可控核聚变装置运行新纪录,标志着我国核聚变研发距离聚变点火迈进重要一步,跻身国际第一方阵。因此,电影中展现中国牵头的行星发动机项目,正是建立在中国具有世界领先的核聚变实力基础之上,才显得真实可信。
炸月球做不到,但是月球上的核能资源我们能开发!
《流浪地球2》中有一个重大工程,也是全片最燃、最具有泪点的片段,就是利用地球上的核弹引发月核聚变,炸毁月亮,让地球脱离地月相撞的危险。
这个脑洞开得可谓硕大无朋,令人佩服导演的想象力。
电影中的做法是把地球上所有的核弹布置在月球上一座巨大的环形山中组成相控阵,通过精确引爆核弹阵列,引发月球核心的聚变,继而炸毁月球。
说白了,这些核弹起到了“引信”的作用,即用核弹来充当引信,核爆产生冲击波,对月球中心点进行瞬间压缩,引发月球氘氚的聚变,从而炸毁月球。
不过实际上,仅靠3000多枚核弹是做不到这点的,因为月核的主要成分是铁56。这个元素结构比任何其它原子核都要稳定,铁56再向上聚变不会再释放能量,而是需要吸收能量。也就是说,如果铁56真的发生了聚变,这种聚变也是吸能反应,不会产生猛烈的爆炸,核爆冲击波的能量会被直接吸收。
电影之所以有这个设定,可能是想表现月表有丰富的氦3元素,而氦3的确是核聚变的重要原料。
这就又引出了另一种思考问题的方式,即如果能够获取月球的氦3资源,用氦3与氢的同位素进行核聚变,就不会产生任何核辐射,而且还能释放出更多的能量。
巧合的是,2022年,中核集团的科研工作者首次成功获得嫦娥五号月壤中未来聚变能源资源——氦3含量及提取参数条件,为我国月球资源评价和开发提供了基础科学数据。那么在不远的将来,或许我们可以率先获得月球的重要资源,在可控核聚变的应用中率先迈步重要步伐,而不用考虑炸毁月球。
总而言之,《流浪地球2》向广大观众传递了一个重要的信息——核能作为人类高阶能源和未来更匹配。在科幻世界中,核能是人类驰骋宇宙、穿越黑洞、空间跳跃等等高难度动作能源领域绝对的主力。在现实世界中,核能也当之无愧是最稳定、最强力的能源。科幻的基础是现实,我国早在1983年便提出了“热中子反应堆——快中子增殖堆——受控核聚变堆”的核能三步走发展战略。
在热堆领域,我国自主研发的三代核电技术华龙一号示范工程正在按计划节点有序开展;在聚变堆领域,中核集团的中国环流器二号A(HL—2A)装置正在承担国际热核聚变实验堆(ITER)计划相关的前沿物理问题与关键技术的科研任务,并实现了多个突破。华龙一号示范工程综上所述,中核集团以“强核强国、造福人类”为己任,大力传承弘扬“两弹一星”精神和“四个一切”核工业精神,践行“强核报国、创新奉献”的新时代核工业精神,立足新发展阶段、贯彻新发展理念、构建新发展格局,以核工业高质量发展为根本路径,坚持科技自立自强,矢志攻坚铸大国重器,不仅为中国科幻领域提供了的创作灵感,更是为筑牢国家安全战略基石,加快建设核工业强国的贡献了中核力量。