分享

科技少年丨他14岁建造核反应堆,梦想人类乘着核能离开地球

 创次方 2021-01-23


他 14 岁建造核反应堆
随后发明超强的核物质检测器
如今
他创立了自己的团队
致力于核反应堆小型化
与此同时
他想象着有一天
人类能诗意地
乘着核能离开地球
飞向下一个未知的家园

别让恐怖分子有核武器!

时间回到四年前。

2012 年 2 月,白宫。美国总统巴拉克·奥巴马聚精会神地听聆听着 17 岁少年泰勒·威尔森(TAYLOR WILSON)讲解他关于「核」的发明。

这个东西似乎很重要,奥巴马盯着讲解板的神情也极其严肃,不禁让人联想到他去年在白宫会议室观看特种部队击毙本·拉登行动的紧张情景。


(泰勒·威尔森为奥巴马介绍他的核物质探测器)

威尔森发明的其实是一个新型的核物质侦测仪器,这个东西不仅环保,价格极低,而且还能以极高灵敏度侦测到隐藏的核物质。

以往这类仪器造价往往数十万美元,而他的机器只需要几百美元,在这个领域几乎是一场巨大的颠覆,意义巨大。好吧,吃瓜群众一般都是无感的,不如设想一下如果 iPhone 7 的价格降到了几块钱再也不用动刀卖肾的感人场景。

时下奥巴马政府面临着严重的国内外恐怖威胁,恐怖分子为了「得道」往往无所不用其极,这其中当然也包括利用核物质制成核武器来发动恐怖事件。

(洛杉矶港是美国第一大港,同时也是核物质流通的巨大隐患)

美国大大小小的集装箱港口成为了偷运核物质的巨大漏洞,但如果威尔森的便捷式核物质监测器能投入使用,将极大地堵住漏洞,使美国更加安全。


(核峰会存在的重要意义在于加强核物质控制的国际合作

这只是这个天才科技少年在核物理方面多重贡献的一个缩影。

然而,一个循规蹈矩的三好学生决不能做出这些东西,这一切匪夷所思的成就都源于威尔森的「非典型」童年。

「非典型」少年的童年往事

天才式的人往往具有这样的特点:在童年时便锋芒毕露,显得「很不正常」,任凭外界雨打风吹也并不能同化其「赤子之心」。

威尔森也不例外。他来自美国阿肯色州一个无名小城的普通家庭,并非科学世家,父母对科学一窍不通,纯粹典型吃瓜群众两枚,家中还有一个性格相对正常的弟弟。

5 岁那年生日,突发奇想的威尔森希望得到一辆吊车,于是父母准备带他去玩具店买玩具吊车敷衍顶数,但没想到这个熊孩子竟吵吵闹闹要真的,死活不肯妥协。孩子「不正常」也就算了,父母居然也将他的话当真,于是父亲只得屁颠屁颠地委托一个建筑公司的朋友,一辆 6 吨重的吊车真的在威尔森生日当天开到了他们家门口,于是兴高采烈的威尔森顺藤摸瓜爬上了吊车,「豪迈」地过了一把吊车司机瘾。


(童年的泰勒·威尔森,来自 TAYLOR WILSON 网站)

「火箭专家」

你必须来看看这个孩子!

NASA 火箭中心的讲解员惊讶地跑去找他的领导。

9 岁的时候,这个熊孩子已经与身边还在玩泥沙的小孩彻底拉开了差距。此时的他已经抛弃了吊车,移情别恋到宇宙空间和火箭发射上。

那天,父亲带着威尔森去阿拉巴马州的火箭中心参观,正当讲解员按部就班地向大家介绍世界有史以来最大推力的火箭——土星五号如何帮助美国在冷战太空竞赛中甩开苏联,怎样在 8 分钟内将太空船的速度从 0 加到 17000 英里每秒时,威尔森兴奋地举起了手——他不是要问问题,相反,他是想提供答案,于是接下来的时间成了他滔滔不绝的个人秀:

他先是向大家介绍了加速度和排气速度与动态质量质量的关系,以及有效载荷比,还有关于第一级火箭每秒燃烧 6000 磅的煤油液氧混合物的事情;

然后又自嗨地讲起自己在家里设计建造的火箭;

最后还有土星五号的固态燃料第二、第三级火箭,关于推进物的比较优势,例如推力与成本、重量与安全之间的权衡……

他超越年龄的火箭知识令在场观众大吃一惊,也着实吓到了讲解员!而他的父亲,则再一次深切地感受到了肩上的重量——要养大这样一个孩子不容易啊。

蘑菇云从后院升起

10 岁时,他不知从哪弄来一张元素周期表,不到一周,他不仅记住了所有元素,它们的质量和熔点威尔森也如数家珍。

随后的一个夏日,威尔森邀请很多人到后院,他手拿一个装着糖和硝酸钾的药瓶,接着点燃了瓶底的导火线,随后就是天崩地裂般爆竹般爆炸声,邻居们惊慌失措地走出来,只看见从威尔森家的后院里——一团小蘑菇云冉冉升起!

车库里的核实验室

随着年龄增长,威尔森对于核的研究进入全新阶段,这也使得他与周围世界的关系愈发微妙。

当听到威尔森要求把核反应堆建在车库里」时,父母所想到的就是无论如何要阻止这件事发生,但在威尔森旷日持久的坚持下,也只得无奈作罢。

再后来,甚至连父母也接受他的征召成为两枚助手」,他们不得不开着车,爬山涉水,带着他去新墨西哥州的荒漠中寻找制作反应堆所必须的铀矿石,并运回家研究,而这也渐渐成为了他们家周末出行的主题。


(泰勒·威尔森和他的实验室,来自 TAYLOR WILSON 网站)


(在荒漠寻找研究核物质所需的矿石,来自 TAYLOR WILSON 网站)

就这样,父母从一开始的不理解与反对逐渐变成了威尔森核研究的支持者。

威尔森也在日复一日不懈的研究中,从一个空有满腔热血的无知小孩逐渐进化成了一名「遗世独立」的核科学家。

在核物质与人生的化学反应中,威尔森生成了最美的化合物。

与核共舞——反应堆、检测器及其他

威尔森孕育的「核」成果远远不止开篇的核侦测器。

他最令人熟知的,是 14 岁时完成建造的核聚变反应堆——一个能把原子在 5 亿度高温的等离子体核心中进行碰撞反应的装置,这使他成为这个星球上第 32 个独立完成可运作的核反应堆的人,同时也是最年轻的一个,为此他获得了一大堆厚重的奖项和奖金(包括名声远扬的泰尔奖学金)。


(泰勒·威尔森第一次成功完成的核聚变反应堆,来自 TAYLOR WILSON 网站)

此外,他还发明了用于医疗的同位素生产系统和改善能源供应的创新型小型模块化核裂变熔盐反应堆。

在 2013 年 2 月的 TED 演讲中,他提到:

我 5 月份就要高中毕业了,我准备建立一家公司来商业化我的这些发明,去解决一些有关反恐、医疗和能源的问题,现在我已经逐渐建立了一个十分优秀的团队并与之工作。

这些脑洞巨大的成就压缩在 18 岁这个异常密集的时空中,实在令人咋舌。但他的事迹似乎很好地回答了一个知乎式的问题——一个人从小就为自己所爱的东西奋斗是一种怎样的体验。

永无止境:下一站是能源革命

据说英国有一个叫斯尔曼的青年,早早地在 28 岁就征服了世界上所有著名的高峰,然而由于目标的缺失,自杀了。

同样地,对于威尔森这样一个在 20 岁就过早走上人生巅峰的人来说,接下去的人生要如何走是吃瓜群众无法想象的难题。但幸运的是,威尔森并不是斯尔曼。

反应堆的成功只是一个新的开始,毕竟——前面已经有 31 位前辈做过了雷同的事情,权当练手。他真正要做的,是改变人类利用能源的形式。

目前,人类最主要的能源是化石能源,包括石油、煤炭和天然气等,但化石能源的消耗造成了严重的温室效应和环境污染,不但降低了居民的生活质量,也对人类的生存和可持续发展能力提出了严峻挑战。



(煤炭等化石能源的使用造成了中国北方严重的空气污染)

相比之下,核能发电是一种清洁能源,具有以下优势:

  • 不排放污染气体,保护环境

  • 没有二氧化碳,不会加剧温室效应

  • 发电成本稳定

但由于技术要求较高,核能在能源生产和使用中占比一直较低,2012 年核能发电仅占全球发电量的 10.8%。

(2012年 世界电力生产来源构成图)

而中国目前核电发电仅占 2.4%,在所有核电国家中排名倒数第一。这显然十分不利于环境的保护,但同时也蕴藏着巨大的潜力


(各国核能发电占比示意图)

对于这些急迫的能源和环境问题,威尔森已经有了自己的答案,在 2013 年的 TED 上,他向台下的嘉宾们热情洋溢地描绘了一幅未来世界核能利用的蓝图——小型核裂变反应堆的商业化。这是他改变世界的新开始。

核反应堆的商业化

既然我们能建造规模巨型的核电站,也能将反应堆小型化并安装在航空母舰和潜艇上,那是否能研发把它更加小型化或微型化的技术,把反应堆装进工厂、飞机或者我们的手机里?这样一来,我们就可以几十年都不用担心能源短缺了。

(中英法三国合作的英国欣克利角核电项目)


(美军核动力航母的诞生离不开核反应堆小型化技术)

威尔森的核聚变反应堆当然还没有达到这样的程度,但却极具创意:

它是一个造价低廉的「吃货」,以废旧核武器的放射性物质为原料,在降低发电成本的同时还能兼顾核物质的处理;

更棒的是,反应堆会被稳稳地存放在地下,这样就不用太担心恐怖分子搞破坏了。


(威尔森在 TED 上展示他的简易反应堆示意图)

这个简易反应堆的放射物浓度极低,对人身健康影响甚微。而且它可以持续供能30年,能产生50兆瓦至100兆瓦电力,足够为10万户家庭提供清洁能源。

威尔森认为他的反应堆对于解决发展中国家和将来太空旅行的能源供应难题具有重大作用。

此时的他已经拥有了自己的团队,对于接下来的商业化征程,似乎已经迫不及待了,与在实验室忙忙碌碌的前小半辈子相比,接下来迎接他对的将会是全新的世界与挑战。


(旅行者号探测器在飞出太阳系后将越来越难以使用太阳能)

一个梦想家的诗意

天才有很多,不足为奇。与众不同的是,核物理实在太冷门了。

同为物理圈的居里夫人曾说:

诚然,人类需要寻求现实的人,他们在工作中,获得最大的报酬。

但是,人类也需要梦想家,他们对于一件忘我的事业的进展,受了强烈的吸引,使他们没有闲暇,也无热诚去谋求物质上的利益。

泰勒·威尔森对这冷门科学的追求,无疑使他成为了一个特立独行的梦想家。

(核科学家在野外,来自 TAYLOR WILSON 网站)

科学家的「诗意」

威尔森在谈到核能与太空探索时说:

这个星球本来就是巨大的核聚变反应堆,今天我说话用的能量来自食物,但最终还是源于核反应。

把这种最初的动力变得更加完美,然后作为未来的新能源,把人类到其他星球,是很诗意的事情。

不管是什么,只有当热爱达到极致,才会自然地上升到诗的境界吧。

😊

写作过程中从以下资料获得帮助,在此一并致谢:

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/

科学

不计较你的年龄

年轻

也足以影响世界


科技少年 01




    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多