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美國14歲神童造出核反應堆 或許沒你想像得那麼難?

一個14歲的少年能做什麼?

上學,玩遊戲,又或者做各種叛逆的事?

也許很難想像,有人在這個年紀就造出了核反應堆。

94年出生的他,成為了世界上第32個成功製造出核反應堆的人。

你第一反應便是,這是不能與普通人相提並論的當代少年神童。

很多人更是將他的成就誇得天花亂墜,以至於混淆了一些概念誤導大眾。

實際上在信息發達的當下,他的成功也沒有想像中得那麼艱難。

但不可否認的是,這位少年的經歷對未來他的同齡人來說有着里程碑式的意義。

“我想要一架真正的起重機。”

5歲的泰勒·威爾遜向家人說出了自己的生日願望。

聽起來就無厘頭的要求,無疑是在為難這個普通的美國家庭。

他的父親是可樂瓶蓋工廠的老闆,母親是瑜伽教師。

但為了滿足他的熊願望,父親真就喊朋友開來了6噸的起重機。

小泰勒還坐在駕駛員的膝蓋上,有模有樣地擺弄着控制裝置。

不用一周,10歲的泰勒就記住了元素周期表上所有的原子序數、原子量和熔點。

一次家庭聚會上,他身穿印花實驗服,手拿醫用刺血針。

然後大膽地提出要給當場所有人取血,以配合他書本上的實驗室。

當時大家都懵了,但耐不住他的熱情,就伸出手指頭讓他刺了一下。

這還算什麼,他11歲的時候就當著全家人的面,點燃了自製的炸藥。

一陣轟隆的聲響嚇壞了周圍的鄰居。

見到這情況,他的祖母擔心他繼續搞下去會出什麼亂子。

為了讓他引以為戒,她送了泰勒一本科幻小說《輻射童軍》。

故事中一個美國男孩在自家後院建造核反應堆。

結果他因製造噪音和污染環境而被警察叔叔抓走了。

泰勒對它迸發了無限的熱情,並立志自己要造出一個核反應堆。

父親知道後也沒反對,還幫他將車庫改裝成實驗室。

此外,他還帶着泰勒去核工廠,去墨西哥的沙漠里找鈾礦石等等。

他從網絡上收集關於核反應堆的一切信息。

不光如此,他還收集了各種稀奇古怪與放射性相關的玩意放在車庫裡。

當父母質問這些物品的安全性時,泰勒則用一堆複雜費解的術語回應。

比如平方反比定律、距離強度、時間劑量和倫琴因數等等。

如果說過去的支持是為了培養興趣,但泰勒有點走火入魔了,可能造成危險。

於是,他的父母決定讓他前往內華達州的戴維森學院上學。

戴維森學院,一所專門為天才設立的學校

在這裡,他遇見了原子物理學家羅納德·法諾夫(Ronald Phaneuf)。

初次見面,泰勒就直言不諱地說自己想在自家車庫造出核反應堆。

這可把這位教授嚇壞了,但他並不想打擊泰勒的信心。

所以,羅納德便邀請他學習自己的高等核物理課程,並開放了自己的實驗室。

在他的幫助下,泰勒還與一位核工程師卡爾·威利斯(Carl Willis)取得了聯繫。

他是世界上第十個建造過運作可控核聚變反應堆的人。

說干就干,泰勒幾乎每天都在實驗室里設計核反應堆。

等到了解完理論知識後,他開始和兩位前輩一起尋找設備。

他們先是找到了製造核反應堆的高真空容器,高壓電源以及高壓絕熱器等等。

剛過14歲的生日,泰勒就順利建造了一個可控核聚變反應堆。

一時之間,媒體將目光聚焦在他的身上,溢美之詞如潮水般湧來。

這位14歲的少年在當時一舉成為美國人民眼中的天才。

甚至有人將他比作是少年愛因斯坦,未來將對核事業做出重大貢獻。

但也有許多質疑聲紛至沓來,一個14歲的少年怎能造出核反應堆呢?

可以是可以,但他建造的核反應堆和我們理解的有出入。

我們知道核電站之所以能發電,是利用核裂變或核聚變反應(核聚變尚未實現)所釋放的能量產生了電能。

這種叫做自維持可控核聚變反應堆,能持續提供能量。

但如果只是為了誘發核聚變,而非為了發電,甚至根本沒嘗試利用任何輸出能量。

一般這被稱作是可控核聚變反應堆,這也是泰勒建造而成的。

Fusor裝置

他所利用的是一種叫Fusor的核聚變技術,又被稱為慣性靜電約束聚變反應堆。

它是一種核聚變技術,以電場來加熱等離子,以誘發核聚變。

電場對帶電粒子(離子或電子)做功,就能將它加熱,直到發生核聚變反應。

這種裝置通常會採用球面設計,讓帶電粒子在其內部可以加速運動。

電場可能用線柵產生,或是由非中性的等離子云來產生。

Fusor裝置

具體說來,它是用高壓電和球形電極來促使氘電離並使氘進行核碰撞,從而產生少量的中子。

由於這東西輸入比輸出高的多,能等同於一個中子源。

與真正實用的反應堆不同,它是一種廣泛流傳的“娛樂型反應堆”。

如今,能成功製造了這種核反應堆的青少年並不在少數。

比如,美國密歇根州的Thiago David Olson,懷俄明州的 Conrad Farnsworth都是在18歲之前造出了核反應堆。

Thiago David Olson

網絡上也有不少指導自製核聚變反應堆的資料。

對真正在核領域耕耘的核專家來說,這個裝置其實並不難做。

比如商業用中子發生器用的就是類似的原理。

因為它很難真正實現對外供能。

但對於這位14歲少年以及他的同齡人來說,它更主要的意義是教育。

在研究核聚變的同時,泰勒產生了一個靈感:核反應堆製造能檢測出武器的中子。

通過用中子掃描其中裝載的貨物,判斷集裝箱里是否有武器,從而有效防止武器走私。

兩年後,泰勒設計和發明了核聚變武器探測器,並在英特爾國際科學與工程大獎賽上展出。

憑藉著該發明,他還成功受到了奧巴馬的接見。

此外,他還製作了利用核放射治療癌症的儀器等。

然而以上成績只是剛剛開始,泰勒真正想要投身的是核能事業。

眾所周知,人類最主要的能源是化石能源。

但其消耗造成了嚴重的溫室效應和環境污染,對人類的生存和可持續發展能力提出了嚴峻挑戰。

相比之下,核能發電是一種清潔能源。

但因為技術要求較高,核能在能源生產和使用中佔比較低。

(2012年世界電力生產來源構成圖)

對於亟待解決的能源環境問題,90後的泰勒給出了自己的答案,實在是後生可畏。

2013年的TED上,他充滿熱情地介紹了自己將設計的小型核裂變反應堆。

這是一種功率為50—100兆瓦的小型核反應堆,將為10萬個家庭穩定供電。

實際上,很多人將小型核反應堆視為“核能工業的轉折點”。

它在未來將為核能行業增添新的發展空間,開創了核能多用途的新時代。

要知道,傳統核電站利用高壓系統,使水蒸氣帶動渦輪旋轉產生電力。

其電能轉換效率只有30%-35%,並且每隔一年半就需要向其中填充燃料。

而泰勒設計的小型核反應堆,預計是一次燃料供給後可持續工作30年。

根據他的構想,泰勒設計的核反應堆為全封閉式,底部的能源供給完全被埋入地下。

從理論上而言,它能最大程度地減小了事故可能造成的損害。

因為傳統的核電站因在地表且高壓,稍有不慎就會造成嚴重的核泄漏或爆炸。

比如2011日本福島就發生了嚴重的核電站泄露事件。

此外,他設計的小型核反應堆,用氣體而非蒸汽驅動渦輪旋轉。

這意味着反應堆系統的溫度低於傳統核反應堆。

倘若出現缺口的話,不會噴出任何東西,使得小型核堆更加安全。

當然,這些只是泰勒的設想,實踐還有一定的距離。

但不要緊,泰勒現在也才25歲而已。而他也於2017年成為一個專註於執行改善世界的項目中的一員。

需要再次重申的是,泰勒小型核反應堆的設想是利用核裂變發電。

顯然,一些報道將它和他14歲時建造的可控核聚變反應堆混在了一起。

於是,就有了90後少年即將攻克核聚變發電這一世界級難題的噱頭。

所以,當這樣誤導的報道出來時,難怪都會打上一串串問號。

要知道,核聚變發電是國際熱核聚變實驗反應堆項目ITER正在研究的事。

儘管沒有媒體上報道的那麼傳奇,但泰勒還是比同齡人厲害了很多。

當他的父親在談到泰勒的教育時說道:泰勒基本是靠互聯網上不斷自學的。

誠然,如果沒有當初家人以及身邊人的大力支持,他的成材之路也沒那麼順暢吧。

*參考資料

Taylor Wilson.wikipedia.on23 February2019, at17:08(UTC).

Fursor.Nuclear fusion.Wikipedia.on25 February2019, at18:10(UTC).

戴維森學院的天才聚變小子泰勒·威爾遜2012-04-0312:04:52來源:網易探索

小型核反應堆開創“核能新時代”.中國能源報.2013-04-10

阿波羅網責任編輯:夏雨荷 來源:SME科技故事 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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