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科技少年丨他14歲建造核反應(yīng)堆,夢想人類乘著核能離開地球

 創(chuàng)次方 2021-01-23


他 14 歲建造核反應(yīng)堆
隨后發(fā)明超強(qiáng)的核物質(zhì)檢測器
如今
他創(chuàng)立了自己的團(tuán)隊(duì)
致力于核反應(yīng)堆小型化
與此同時
他想象著有一天
人類能詩意地
乘著核能離開地球
飛向下一個未知的家園

別讓恐怖分子有核武器!

時間回到四年前。

2012 年 2 月,白宮。美國總統(tǒng)巴拉克·奧巴馬聚精會神地聽聆聽著 17 歲少年泰勒·威爾森(TAYLOR WILSON)講解他關(guān)于「核」的發(fā)明。

這個東西似乎很重要,奧巴馬盯著講解板的神情也極其嚴(yán)肅,不禁讓人聯(lián)想到他去年在白宮會議室觀看特種部隊(duì)擊斃本·拉登行動的緊張情景。


(泰勒·威爾森為奧巴馬介紹他的核物質(zhì)探測器)

威爾森發(fā)明的其實(shí)是一個新型的核物質(zhì)偵測儀器,這個東西不僅環(huán)保,價格極低,而且還能以極高靈敏度偵測到隱藏的核物質(zhì)。

以往這類儀器造價往往數(shù)十萬美元,而他的機(jī)器只需要幾百美元,在這個領(lǐng)域幾乎是一場巨大的顛覆,意義巨大。好吧,吃瓜群眾一般都是無感的,不如設(shè)想一下如果 iPhone 7 的價格降到了幾塊錢再也不用動刀賣腎的感人場景。

時下奧巴馬政府面臨著嚴(yán)重的國內(nèi)外恐怖威脅,恐怖分子為了「得道」往往無所不用其極,這其中當(dāng)然也包括利用核物質(zhì)制成核武器來發(fā)動恐怖事件。

(洛杉磯港是美國第一大港,同時也是核物質(zhì)流通的巨大隱患)

美國大大小小的集裝箱港口成為了偷運(yùn)核物質(zhì)的巨大漏洞,但如果威爾森的便捷式核物質(zhì)監(jiān)測器能投入使用,將極大地堵住漏洞,使美國更加安全。


(核峰會存在的重要意義在于加強(qiáng)核物質(zhì)控制的國際合作

這只是這個天才科技少年在核物理方面多重貢獻(xiàn)的一個縮影。

然而,一個循規(guī)蹈矩的三好學(xué)生決不能做出這些東西,這一切匪夷所思的成就都源于威爾森的「非典型」童年。

「非典型」少年的童年往事

天才式的人往往具有這樣的特點(diǎn):在童年時便鋒芒畢露,顯得「很不正常」,任憑外界雨打風(fēng)吹也并不能同化其「赤子之心」。

威爾森也不例外。他來自美國阿肯色州一個無名小城的普通家庭,并非科學(xué)世家,父母對科學(xué)一竅不通,純粹典型吃瓜群眾兩枚,家中還有一個性格相對正常的弟弟。

5 歲那年生日,突發(fā)奇想的威爾森希望得到一輛吊車,于是父母準(zhǔn)備帶他去玩具店買玩具吊車敷衍頂數(shù),但沒想到這個熊孩子竟吵吵鬧鬧要真的,死活不肯妥協(xié)。孩子「不正?!挂簿退懔耍改妇尤灰矊⑺脑挳?dāng)真,于是父親只得屁顛屁顛地委托一個建筑公司的朋友,一輛 6 噸重的吊車真的在威爾森生日當(dāng)天開到了他們家門口,于是興高采烈的威爾森順藤摸瓜爬上了吊車,「豪邁」地過了一把吊車司機(jī)癮。


(童年的泰勒·威爾森,來自 TAYLOR WILSON 網(wǎng)站)

「火箭專家」

你必須來看看這個孩子!

NASA 火箭中心的講解員驚訝地跑去找他的領(lǐng)導(dǎo)。

9 歲的時候,這個熊孩子已經(jīng)與身邊還在玩泥沙的小孩徹底拉開了差距。此時的他已經(jīng)拋棄了吊車,移情別戀到宇宙空間和火箭發(fā)射上。

那天,父親帶著威爾森去阿拉巴馬州的火箭中心參觀,正當(dāng)講解員按部就班地向大家介紹世界有史以來最大推力的火箭——土星五號如何幫助美國在冷戰(zhàn)太空競賽中甩開蘇聯(lián),怎樣在 8 分鐘內(nèi)將太空船的速度從 0 加到 17000 英里每秒時,威爾森興奮地舉起了手——他不是要問問題,相反,他是想提供答案,于是接下來的時間成了他滔滔不絕的個人秀:

他先是向大家介紹了加速度和排氣速度與動態(tài)質(zhì)量質(zhì)量的關(guān)系,以及有效載荷比,還有關(guān)于第一級火箭每秒燃燒 6000 磅的煤油液氧混合物的事情;

然后又自嗨地講起自己在家里設(shè)計建造的火箭;

最后還有土星五號的固態(tài)燃料第二、第三級火箭,關(guān)于推進(jìn)物的比較優(yōu)勢,例如推力與成本、重量與安全之間的權(quán)衡……

他超越年齡的火箭知識令在場觀眾大吃一驚,也著實(shí)嚇到了講解員!而他的父親,則再一次深切地感受到了肩上的重量——要養(yǎng)大這樣一個孩子不容易啊。

蘑菇云從后院升起

10 歲時,他不知從哪弄來一張?jiān)刂芷诒?,不到一周,他不僅記住了所有元素,它們的質(zhì)量和熔點(diǎn)威爾森也如數(shù)家珍。

隨后的一個夏日,威爾森邀請很多人到后院,他手拿一個裝著糖和硝酸鉀的藥瓶,接著點(diǎn)燃了瓶底的導(dǎo)火線,隨后就是天崩地裂般爆竹般爆炸聲,鄰居們驚慌失措地走出來,只看見從威爾森家的后院里——一團(tuán)小蘑菇云冉冉升起!

車庫里的核實(shí)驗(yàn)室

隨著年齡增長,威爾森對于核的研究進(jìn)入全新階段,這也使得他與周圍世界的關(guān)系愈發(fā)微妙。

當(dāng)聽到威爾森要求把核反應(yīng)堆建在車庫里」時,父母所想到的就是無論如何要阻止這件事發(fā)生,但在威爾森曠日持久的堅(jiān)持下,也只得無奈作罷。

再后來,甚至連父母也接受他的征召成為兩枚助手」,他們不得不開著車,爬山涉水,帶著他去新墨西哥州的荒漠中尋找制作反應(yīng)堆所必須的鈾礦石,并運(yùn)回家研究,而這也漸漸成為了他們家周末出行的主題。


(泰勒·威爾森和他的實(shí)驗(yàn)室,來自 TAYLOR WILSON 網(wǎng)站)


(在荒漠尋找研究核物質(zhì)所需的礦石,來自 TAYLOR WILSON 網(wǎng)站)

就這樣,父母從一開始的不理解與反對逐漸變成了威爾森核研究的支持者。

威爾森也在日復(fù)一日不懈的研究中,從一個空有滿腔熱血的無知小孩逐漸進(jìn)化成了一名「遺世獨(dú)立」的核科學(xué)家。

在核物質(zhì)與人生的化學(xué)反應(yīng)中,威爾森生成了最美的化合物。

與核共舞——反應(yīng)堆、檢測器及其他

威爾森孕育的「核」成果遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止開篇的核偵測器。

他最令人熟知的,是 14 歲時完成建造的核聚變反應(yīng)堆——一個能把原子在 5 億度高溫的等離子體核心中進(jìn)行碰撞反應(yīng)的裝置,這使他成為這個星球上第 32 個獨(dú)立完成可運(yùn)作的核反應(yīng)堆的人,同時也是最年輕的一個,為此他獲得了一大堆厚重的獎項(xiàng)和獎金(包括名聲遠(yuǎn)揚(yáng)的泰爾獎學(xué)金)。


(泰勒·威爾森第一次成功完成的核聚變反應(yīng)堆,來自 TAYLOR WILSON 網(wǎng)站)

此外,他還發(fā)明了用于醫(yī)療的同位素生產(chǎn)系統(tǒng)和改善能源供應(yīng)的創(chuàng)新型小型模塊化核裂變?nèi)埯}反應(yīng)堆。

在 2013 年 2 月的 TED 演講中,他提到:

我 5 月份就要高中畢業(yè)了,我準(zhǔn)備建立一家公司來商業(yè)化我的這些發(fā)明,去解決一些有關(guān)反恐、醫(yī)療和能源的問題,現(xiàn)在我已經(jīng)逐漸建立了一個十分優(yōu)秀的團(tuán)隊(duì)并與之工作。

這些腦洞巨大的成就壓縮在 18 歲這個異常密集的時空中,實(shí)在令人咋舌。但他的事跡似乎很好地回答了一個知乎式的問題——一個人從小就為自己所愛的東西奮斗是一種怎樣的體驗(yàn)。

永無止境:下一站是能源革命

據(jù)說英國有一個叫斯?fàn)柭那嗄辏缭绲卦?28 歲就征服了世界上所有著名的高峰,然而由于目標(biāo)的缺失,自殺了。

同樣地,對于威爾森這樣一個在 20 歲就過早走上人生巔峰的人來說,接下去的人生要如何走是吃瓜群眾無法想象的難題。但幸運(yùn)的是,威爾森并不是斯?fàn)柭?/span>

反應(yīng)堆的成功只是一個新的開始,畢竟——前面已經(jīng)有 31 位前輩做過了雷同的事情,權(quán)當(dāng)練手。他真正要做的,是改變?nèi)祟惱媚茉吹男问健?/span>

目前,人類最主要的能源是化石能源,包括石油、煤炭和天然氣等,但化石能源的消耗造成了嚴(yán)重的溫室效應(yīng)和環(huán)境污染,不但降低了居民的生活質(zhì)量,也對人類的生存和可持續(xù)發(fā)展能力提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。



(煤炭等化石能源的使用造成了中國北方嚴(yán)重的空氣污染)

相比之下,核能發(fā)電是一種清潔能源,具有以下優(yōu)勢:

  • 不排放污染氣體,保護(hù)環(huán)境

  • 沒有二氧化碳,不會加劇溫室效應(yīng)

  • 發(fā)電成本穩(wěn)定

但由于技術(shù)要求較高,核能在能源生產(chǎn)和使用中占比一直較低,2012 年核能發(fā)電僅占全球發(fā)電量的 10.8%。

(2012年 世界電力生產(chǎn)來源構(gòu)成圖)

而中國目前核電發(fā)電僅占 2.4%,在所有核電國家中排名倒數(shù)第一。這顯然十分不利于環(huán)境的保護(hù),但同時也蘊(yùn)藏著巨大的潛力


(各國核能發(fā)電占比示意圖)

對于這些急迫的能源和環(huán)境問題,威爾森已經(jīng)有了自己的答案,在 2013 年的 TED 上,他向臺下的嘉賓們熱情洋溢地描繪了一幅未來世界核能利用的藍(lán)圖——小型核裂變反應(yīng)堆的商業(yè)化。這是他改變世界的新開始。

核反應(yīng)堆的商業(yè)化

既然我們能建造規(guī)模巨型的核電站,也能將反應(yīng)堆小型化并安裝在航空母艦和潛艇上,那是否能研發(fā)把它更加小型化或微型化的技術(shù),把反應(yīng)堆裝進(jìn)工廠、飛機(jī)或者我們的手機(jī)里?這樣一來,我們就可以幾十年都不用擔(dān)心能源短缺了。

(中英法三國合作的英國欣克利角核電項(xiàng)目)


(美軍核動力航母的誕生離不開核反應(yīng)堆小型化技術(shù))

威爾森的核聚變反應(yīng)堆當(dāng)然還沒有達(dá)到這樣的程度,但卻極具創(chuàng)意:

它是一個造價低廉的「吃貨」,以廢舊核武器的放射性物質(zhì)為原料,在降低發(fā)電成本的同時還能兼顧核物質(zhì)的處理;

更棒的是,反應(yīng)堆會被穩(wěn)穩(wěn)地存放在地下,這樣就不用太擔(dān)心恐怖分子搞破壞了。


(威爾森在 TED 上展示他的簡易反應(yīng)堆示意圖)

這個簡易反應(yīng)堆的放射物濃度極低,對人身健康影響甚微。而且它可以持續(xù)供能30年,能產(chǎn)生50兆瓦至100兆瓦電力,足夠?yàn)?0萬戶家庭提供清潔能源。

威爾森認(rèn)為他的反應(yīng)堆對于解決發(fā)展中國家和將來太空旅行的能源供應(yīng)難題具有重大作用。

此時的他已經(jīng)擁有了自己的團(tuán)隊(duì),對于接下來的商業(yè)化征程,似乎已經(jīng)迫不及待了,與在實(shí)驗(yàn)室忙忙碌碌的前小半輩子相比,接下來迎接他對的將會是全新的世界與挑戰(zhàn)。


(旅行者號探測器在飛出太陽系后將越來越難以使用太陽能)

一個夢想家的詩意

天才有很多,不足為奇。與眾不同的是,核物理實(shí)在太冷門了。

同為物理圈的居里夫人曾說:

誠然,人類需要尋求現(xiàn)實(shí)的人,他們在工作中,獲得最大的報酬。

但是,人類也需要夢想家,他們對于一件忘我的事業(yè)的進(jìn)展,受了強(qiáng)烈的吸引,使他們沒有閑暇,也無熱誠去謀求物質(zhì)上的利益。

泰勒·威爾森對這冷門科學(xué)的追求,無疑使他成為了一個特立獨(dú)行的夢想家。

(核科學(xué)家在野外,來自 TAYLOR WILSON 網(wǎng)站)

科學(xué)家的「詩意」

威爾森在談到核能與太空探索時說:

這個星球本來就是巨大的核聚變反應(yīng)堆,今天我說話用的能量來自食物,但最終還是源于核反應(yīng)。

把這種最初的動力變得更加完美,然后作為未來的新能源,把人類到其他星球,是很詩意的事情。

不管是什么,只有當(dāng)熱愛達(dá)到極致,才會自然地上升到詩的境界吧。

??

寫作過程中從以下資料獲得幫助,在此一并致謝:

http://www./

https://www./talks/taylor_wilson_yup_i_built_a_nuclear_fusion_reactor#t-181605

https://www./talks/taylor_wilson_my_radical_plan_for_small_nuclear_fission_reactors#t-446477

http://www./Knowledge-Center/Nuclear-Statistics/World-Statistics

https://www./blog/2012/02/07/president-obama-hosts-white-house-science-fair

https://en./wiki/Taylor_Wilson

http:///the-boy-who-played-with-fusion/

科學(xué)

不計較你的年齡

年輕

也足以影響世界


科技少年 01




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