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            人造太陽1億度(人造太陽1億度機器不會融化掉嗎)

            更新時間:2023-03-03 01:36:18 閱讀: 評論:0

            如何看待人造太陽在中國達到了一億度,是世界最高記錄嗎?

            太陽是人類賴以生存的資源。人類離不開太陽,地球上的生態也離不開太陽。如果有一天太陽不再照耀,那么地球上的植物就不會產生光合作用,沒有光合作用的植物就不會給地球提供氧氣。那時,人類將無法呼吸。太陽是地球上廣泛存在的能源。現在很多電子產品都可以通過太陽能發電。但是人類擔心太陽有一天會失去生命,所以想制造一個人造太陽來阻止那一天的到來,如果人造太陽能夠發明成功,那么整個世界的科技都會得到提升。

            一、韓國曾經實現了一億度太陽,持續了30秒,這對于韓國來說是一個很大的突破,全世界都震驚于這個實驗能在韓國這樣的泡菜小國完成。既然韓國能完成這個實驗,中國這樣的大國怎么能不做呢,現實是,中國不僅完成了,而且比韓國好了不止一點點。

            二、這意味著中國的科技已經到了世界領先的階段。如果人造太陽能制造成功,許多能源問題就能解決。而且人造太陽比人類目前使用的核輻射資源更穩定,能產生更多的資源。屆時,人類將能夠獨立生產能源,而不是從地球上汲取能源。人類將不再需要擔心能源問題,登陸火星不再困難,也不用擔心飛船能量不足。

            三、該實驗拓展了聚變堆高性能等離子體穩態高約束模式的運行范圍,獲得的實驗參數接近未來聚變堆穩態運行模式所需的物理條件。為未來ITER運行和正在進行的中國聚變工程實驗堆CFETR工程和物理設計提供了重要的實驗依據和科學支撐,邁出了關鍵一步。中國已經成功發明和研究了一個溫度為1.6億度的人造太陽,這個人造太陽可以持續20秒。雖然時間不長,但這個溫度甚至比太陽表面的溫度還要高,打破了新的世界紀錄,震驚了所有國家。


            1億度的高溫是怎么測出來的

            幾天前,中國“人造太陽”EAST成功實現1056秒長脈沖高參數等離子體運行,

            等離子體中心溫度達到1億多度,厲害了我的國。

            那么問題來了

            你知道這么高的溫度是怎么測出來的嗎?

            初中物理學過:物質是由許多微粒組成的,這些微粒無時無刻不在做著無規則的運動。

            溫度越高,其運動速度也越快

            溫度越低,運動速度越慢

            也就是說溫度是構成物體的微粒的“平均動能”的量度。

            當微粒停止運動的時候,此時的溫度就為“絕對零度”。

            測量溫度一般有兩種方式: 測量這個量本身,或者測量溫度所引起的其他效果間接測量溫度。

            一般我們都是測量溫度引起的其他效果,

            例如我們最常用的水銀溫度計,就是利用溫度變化引起的 熱脹冷縮效應; 測溫槍利用的是不同溫度的物體會 發出不同的紅外線 的原理。

            可是人造太陽中等離子體的溫度高達1億多度,顯然不能用溫度計或測溫槍去測。

            要想測量這么高的溫度,得從溫度本質出發,測量微粒運動的速度。

            人造太陽中的微粒是等離子體(電子和離子),測量等離子體有兩種方法。

            1)利用洛倫茲力

            當電子在磁場中運動時,會受到“洛倫茲力”的作用而運動。(沒錯,就是你用右手螺旋定則判斷的那個洛倫茲力)

            而電子在做運動時其本身會發射電磁波,電磁波的頻率和運動速度有關,所以只要測的電磁波的頻率,就可以得出電子運動的速度,從而測量出其溫度。

            2)利用多普勒效應

            如果向等離子體中發出一束激光,那么激光就會與其中的電子發生相互作用,發生散射。

            由于散射出來的激光受到了電子本身運動的影響,頻率會產生變化。

            通過測量這一頻率的變化,就可以算出電子的運動速度,從而得到等離子體的溫度。

            韓國核聚變實驗打破世界紀錄:控制1億度高溫的等離子體運轉20秒

            韓國超導托卡馬克領航者(KSTAR)是一種超導聚變設備,也被稱為韓國人造太陽。它剛剛打破了世界紀錄,成功地將高溫等離子體保持了20秒,其溫度超過1億度。

            韓國聚變能研究所(KEF)的KSTAR研究中心宣布,在與首爾國立大學(SNU)和美國哥倫比亞大學的聯合實驗中,成功地使溫度高于1億度的等離子體連續運行20秒,這是KSTAR等離子驅動核聚變的核心條件之一

            在2019年,KSTAR等離子體持續了8秒。而在2018年的實驗中,KSTAR首次讓1億度的等離子體滯留了約1.5秒。

            為了重現太陽中發生的聚變反應,必須將氫同位素放置在像KSTAR這樣的聚變設備內部,制造出等離子體態——該狀態下原子核和電子分離——且離子必須被加熱并維持在高溫下。

            到目前為止,還有其他融合設備可以對1億度或更高溫度下的等離子體進行簡單管理。但它們都尚無辦法將操作維持10秒或更長的時間——這是正常導電裝置的操作極限——且難以在這樣的高溫下長時間地在融合裝置中維持穩定的等離子體狀態。

            上個月的實驗里,KSTAR改進了內部傳輸屏障(ITB)模式的性能,并成功地長時間維持了等離子體態,突破了控制超高溫等離子體的瓶頸。

            KSTAR的最終目標是到2025年成功實現300秒連續運行。

            https://phys.org/news/2020-12-korean-artificial-sun-world-c-long.html

            被“1億攝氏度100秒”燙醒,不用電空調也來向地球要核能

            向地球要核能?這不是胡扯嘛!地球只是行星沒有核聚變,哪來的核能?——地球當然有核能!而且是草船借箭來的,是恒星太陽核聚變產生、又輻射到地球上的太陽能。

            有報導稱,中科院合肥物質科學研究院有“人造太陽”之稱的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置,將于4月底前挑戰芯部電子溫度1億攝氏度、100秒長脈沖等離子體的科研新目標。

            人類早已掌握氫彈這樣的不可控核聚變技術,但是它生成的巨大核能是人類控制不了的、還將毀滅地球。“人造太陽”是可控核聚變,人為可控,才可以利用地球上幾乎取之不盡的原材料,持續生成安全核能,再熱能發電,將這些核能轉化為電能來滿足人類對清潔能源的需求,取代傳統化石能源,用之不竭的核能將成為人類夢寐以求的一種“終極能源”。在這一條“終極能源”路徑上,如何安全可控地生產核能是難題和關鍵,“人造太陽”這次1億攝氏度100秒的成功,將把可控核聚變技術推向新高度。

            其實除了“人造太陽”的艱辛 探索 ,還有另外一條潛在的“終極能源”路徑,那就是如何開發利用好源源不斷安全抵達地球的太陽核能:人類已經有許多技術,將地球接收的太陽能轉化為電能來服務人類。其中,人類寄予厚望的是氫能和光伏發電,但是氫能和光伏發電仍存在各自的問題,只能將這些太陽能的小部分轉化為電能,大部分到達地表成為廢熱,再向大氣層外輻射回去,而且因為溫室效應,這些廢熱還不能很好地輻射到大氣層外,被阻滯在地氣系統之內,加劇了氣候變暖。一方面,無盡的太陽能白白浪費、不能用作“終極能源”;另一方面,光伏發電、氫能轉化的能源,相比人類需求仍然“缺口”巨大,人類還要另外 探索 “人造太陽”作為“終極能源”。

            如何可控、充分、自由地轉化地球獲取的太陽能,是這一條“終極能源”路徑上的難題和關鍵,需要顛覆性技術來攻克它——河南省許昌市朱若東先生發明的鉗溫器的專利技術,可以越過天塹變通途。

            鉗溫器專利名稱中的鉗溫是制冷的同義詞,“自源.鉗溫”翻譯成生活化語言,就是“不用電制冷”,簡稱為“不用電空調”【廢熱鉗制控制方法與自源式鉗溫器、車輛(專利號:ZL201710275353.6)和實用新型專利自源式廢熱鉗溫器和車輛(專利號:ZL201720439289.6 )】。鉗溫器徹底突破了傳統空調“逆卡諾循環、通過“熱交換”在封閉空間制冷空氣”的技術框架,構造了“目標物廢熱從高溫端自行傳遞向低溫端的路徑”。鉗溫器可以直接鉗溫固體目標物熱源,理論上可以是地球,以目標物自身的廢熱為工作能源,自源地“熱轉化”為電能而完成鉗溫。直接鉗溫固體目標物熱源,是其優于傳統空調只能制冷環境空氣的應用特色。鉗溫的路徑分為三部分:a、主體部分的熱管,是廢熱自行傳遞的通道;b、被鉗溫的目標物熱源作為高溫熱源連通熱管的熱端,雖然自身不斷積聚廢熱,但是可以通過熱管、更多地傳遞出自身熱量而降溫;c、由固-固、固-液相變材料構成的蓄熱器,一個端面連通熱管冷端,接受來自目標物的廢熱,另一端面連通溫差發電器、將已經暫時儲存的廢熱,再熱電轉化掉,成為有用的電能,動態保持蓄熱器始終處于潛熱狀態,就可以在潛熱時段內,其穩定的相變溫度就形成一個溫度平臺,連通熱管冷端成為其穩定的冷端溫度,從而使路徑自行工作,直至目標物作為熱管熱端、其溫度被鉗溫到熱管冷端的相變溫度。

            雖然鉗溫器的熱能轉化部件選擇溫差發電器時,也需要溫差,但此溫差非彼溫差,溫差發電部件的只是工作溫差,不是傳統空調的環境溫差。溫差發電的工作溫差遠離目標物熱源,其溫差區域小、差值小,還可以用已經轉得到化的電能維持住這個溫差,這個工作溫差可以簡單、易行、經濟地獲得,即使這樣,已經有更好技術可以優化掉溫差發電,使鉗溫器的應用不再受溫差的限制。

            鉗溫器是同時具備“自源鉗溫”、“廢熱發電”兩種功能的嵌合體,這個特色才是它向地球要核能的絕活兒。“自源鉗溫”實現了鉗溫不耗電,不但不耗電,“廢熱發電”將廢熱轉化為電能,額外獲得清潔能源。

            這個嵌合特色,鉗溫器用于鉗溫時還額外獲得電能。很明顯,通過對墻壁等固體目標物鉗溫,由墻壁再間接鉗溫室內空氣,就可以鉗溫室內環境溫度,發揮傳統空調的制冷功能,而傳統空調的制冷,既高耗電又向大氣排放廢熱。鉗溫器不用電空調作為空調用途,是全面優于傳統空調的,具備 社會 化應用的趨勢,而一旦 社會 化使用,無數鉗溫器就等效出一個可以對地球鉗溫的巨鉗溫器。

            這個嵌合特色,也使得鉗溫器發電時還額外對目標物鉗溫。一家一戶的單個鉗溫器,體現不出地球廢熱發電的威力,但是宏觀上的巨鉗溫器,同樣具有嵌合特色,就探囊取物般地把太陽輻射進入地球的廢熱,再隨心所欲地取出、轉化為電能,顯現太陽能的高效利用和“可持續循環”。巨鉗溫器把地球廢熱(相當部分來自太陽能的輻射)“廢熱發電”的過程,同步也是對地球“自源鉗溫”的過程,在向地球要太陽能時還制冷地球——地球“廢熱發電”,太陽能廢熱轉化為電能,不再被排放進入大氣,減少了熱量在地氣系統的積聚;同步,地球“自源鉗溫”不耗電,也因此不排放二氧化碳,就意味著地球捂的被子變薄了,減輕了大氣層對地球廢熱向大氣層外輻射回去的攔截。兩個同步過程中都減少了地氣系統的熱量積聚,都減輕了溫室效應、氣候變暖。也就是說,巨鉗溫器對地球鉗溫,同步也是利用地球太陽能廢熱發電,是符合碳中和方向的清潔技術。巨鉗溫器也激活了地球這個天然蓄熱器,使人類可以隨時隨地從地球中取出太陽能廢熱,熱電轉化充分滿足人類,隨用隨取、不用不取,充分發揮靈活資源的優勢。

            人造太陽有什么用?

            太陽釋放的能量,對于地球上的動物,植物來說都非常重要。植物光合作用,動物的呼吸與太陽的關系非常密切,而它也是地表能量的主要攝取來源。而能源對于人類來說,更是不可缺少的東西,目前為止,絕大多數國家使用的大部分能源攝取來源都是化石能源,隨著工業的更新換代,大多數國家也都使用上了少量的清潔能源 比如核能,太陽能和風能。

            除了這些能量的來源之外,還有另一個來源方式,那就是可控核聚變,也就是“人造太陽”,可控核聚變被眾多科學家認為是能夠使完全人類擺脫能源危機的能源獲取方式!自從核聚變被科學家們了解之后,他們就一直在做出努力,其中不缺乏中國的蹤跡。

            而目前為止,全世界所有國家中,可控核聚變能夠走在技術前列的國家也很少,很慶幸中國能夠當中“領頭羊”。核聚變是利用氫的同位素“氘”和“氚”聚合成“氦”等分子質量較大的元素的過程,這個過程會釋放出巨大能量!所以“氫彈”就是一個非常可怕的存在!

            核聚變的能量讓人類看到了能源希望,但是最大的遺憾就是不能非常有效將它利用起來,也就是控制起來,一旦操作失誤,就會像“氫彈”爆炸一般。而目前最有效的控制方式就是通過磁場約束,這類裝置一般被稱為“托卡馬克裝置”。

            中國的可控核聚變技術可以說是走在世界前列的,前段時間,我國的工程師們宣布我國的“中國環流器2號裝置”將核聚變產生的高溫成功約束在了裝置的內部,溫度高達5000萬度,約束時間也是達到了前所未有的101.2秒,這個約束時間讓許多國家的“人造太陽”都望塵莫及。

            一但磁場內約束時間能夠被人類控制,時間可長可短,到那個時候,中國或者乃至世界都可以完全告別使用化石能源得時代,使人類進入一級文明。

            發電,主要是用于科學研究,人造的太陽實際上就是光和熱的產物,產出的這些東西是否會對人體,對物質,對生物,對植物,對動物,對土壤對環境有什么樣的影響,可以作為科學的依據,而且在人造太陽的環境下,會產生什么樣的變化,以及創造什么樣的東西,都會有相應的研究,這樣的,有研究成果之后,再利用人造太陽進行其他的一些實驗,或者創造一些其他的未知的東西,都是對人類發展和 探索 未知領域,能做出突出的貢獻。

            首先介紹一下什么是人造太陽,人造太陽是科學家模擬太陽內部核聚變反應,制造的一種核聚變實驗裝置。

            那么科學家為什么要制造這種裝置呢?大家知道,太陽是地球上一切生物的能量之源,太陽能可以用來發電,因此,模擬太陽內部的核聚變,就相當于在地球上再造了一個迷你型的人工太陽。更重要的是,核聚變所產生的能量是非常高效和巨大的。比如氫彈,他所產生的能量比核裂變的原子彈要大得多。而且沒有核污染。因此科學家希望通過人造太陽裝置,在未來,將之運用于人工發電。將氘和氚核聚變產生的核能轉變成電能。因為核聚變的氘和氚可以直接從海水中獲取,可以說取之不盡,用之不竭。而且核聚變過程是沒有核污染的,是潔凈能源。所以一但人造太陽裝置研究成功,人類將徹底擺脫能源問題。

            到目前為止,我國在人造太陽研究上處于世界前列,已經實現了1億度的高溫,100多秒的連續放電,相信在不久的將來,人造太陽一定可以研發成功。造福全人類。

            人造太陽是不科學的,會對生態系統帶來巨大的紊亂,如同有人想炸掉月球一樣,都是人類作死的行為,應當堅決阻止。

            一但人造太陽成功,地球也就沒有了黑夜,這將會對夜行動物帶來滅頂之災,特別是對懼光性的動物影響更大,促使生態系統失去平衡。對人類的自身也會產生影響,生活也會發生紊亂。

            月球對自然生態有著非常重要的作用,如果沒有月球,地球也不會產生生命。一但炸毀月球,很可能地球在太陽系中失去平衡,或許因此而離開太陽系,那么地球就會成為一個毫無生機的死球。

            〔宇宙定律〕

            一 、物質的電磁力{吸引力}{反推力}

            物質存在電磁力,同一種物質介質相互吸引,不是同一種物質介質相互推。多的物質會把少的物質推成圓球,因為兩種物質都在推,而且同一種物質任何一點推力都一樣大。推力又稱為反推力反推力是很均勻的力。被推成球型的物質任何一點向外發出推力都一樣大,但兩種物質的反推力不一定是一樣大。又因兩種物質都在使勁推少的物質被迫成圓球。圓球是物質組成的不是空的所以有個球面稱為圓球面。圓球面所受到的反推力越往球中心力線越密承受的推力越多。因圓球面任何一點都承受來自各個方向的力必然有一條力線經過球心垂直于球心,所以從球面到球心越往中心垂直力線越密越多所受到反推力也越大。故而球心所承受的反推力最大。故而越遠離球心所承受的反推力越小越少。

            只要中心有物質壓力重力的天體,它的最外層表層必須是球形(圓球),天體的球面如果變成方形……中心不但沒有物質壓力而且重力也不存在。

            二、光聚焦 能量聚焦、熱能量聚焦、正負(反)能量聚焦

            光與一切物質同在充滿整個物質世界。太陽、恒星、一切星系是光聚焦取得能量,只有光永遠聚焦才能永遠發光發熱。我們看到的會發光發熱的星星、星系、恒星、太陽、行星中心,行星的衛星中心、地球中心、小行星中心、慧星中心、都是光聚焦的中心。 星星、星系、恒星、太陽、行星的外面外層都有一個圓球面可以光聚焦到中心。圓球面是平凸透鏡、凹凸透鏡, 只要形成平凸透鏡、凹凸透鏡就可以光聚焦。

            光聚焦……光是用不完的循環的。

            三、對環流層{上層與下層對環流}

            自轉與公轉運動的動力層,宇宙間天體的公轉自轉都是有對環流層推動帶動運動的。同一個星球自轉有對環流層推動自轉……公轉有對環流層帶動運動,自轉與公轉運動是二個環流層,二個對環流層不是在同一個中心上的。沒有大氣層或有大氣層大氣只對流不進行對環流的星球(孤獨行星、流浪行星)、行星、小行星、行星的衛星是一定不會自轉的。

            ♥♥♥………………………………

            【真實的宇宙形態結構】

            宇宙是時間無限空間無涯物質有限世界。空間存在著一個一個大型的物質世界它們是沒有相連被真空隔離。各個物質世界都遵循同樣的物理規律,我們生活在其中一個大型物質世界里。

            我們的大型物質世界最多最外層的物質緊緊的吸引在一起它的外型是可以任何形態。它把比它少的一切各種各樣不相混合的物質反推成一個一個許許多的大圓球每一個大圓球都有一個圓球面及一個中心,我們就在其中一個大圓球面里面。這個大圓球內最多的物質又把比它少的一切各種各樣不相混合的物質反推成一個一個許許多的大圓球每一個圓球都有一個圓球面及一個中心,其中一個大圓球就是我們的圓球……………………總星系。總星系有一個圓球面及一個中心。在總星系圓球面內最多的物質又把比它少的一切各種各樣不相混合的物質反推成一個一個許許多的大圓球每一個圓球都有一個圓球面及一個中心。其中一個大圓球就是我們的圓球銀河系它有一個圓球面及一個中心。銀河系內最多的物質又把比它少的一切各種各樣不相混合的物質反推成一個一個許許多的圓球每一個圓球都有一個圓球面及一個中心,其中一個大圓球就是我們的圓球太陽系它有一個圓球面及一個中心,太陽系內最多的物質又把比它少的一切各種各樣不相混合的物質反推成一個一個許許多的圓球每一個圓球都有一個圓球面及一個中心,其中一個就是地球系(包括月球),地球是中心它的圓球面在月球之外,地球氣態圓球面內的最多氣態物質又把月球及其他各種各樣不相混合的氣態物質反推成一個一個圓球。

            這些大大小小從大到小的圓球剛剛形成光‘就聚焦在它們的中心點上使中心發光發熱,太陽、行星中心、銀河系中心、總星系中心、星系中心、恒星都是有光聚焦才發光發熱的。因光聚焦在中心點上發光發熱就會發生對流 對環流。每一個中心點上有一組或多組對環流層,接近中心的對環流層可帶動中心轉動自轉,遠離中心的對環流層可推動天體、星系、恒星、物體、物質、行星等等繞中心公轉。月球有氣態層只有局部的對流沒有對環流所以沒有自轉只有公轉,月球公轉是地球最外面的一組對環流層推動月球繞地球公轉的……其它行星的衛星公轉類同。靠近地殼的對環流層(有對流層與中間層組成交替環流)帶動地球自轉其他行星自轉類同。地球月球在同一個圓球面內被太陽系的對環流層推動繞太陽公轉的其他行星公轉類同。太陽系圓球面內全部行星被銀河系的對環流層推動繞銀河系中心公轉的其他恒星系公轉類同。銀河系圓球面內的恒星系被總星系的對環流層推動繞總星系中心公轉的其他星系仙女系公轉類同。總星系圓球面內的星系被更大的對環流層推動繞更大的中心公轉。就這樣以此類推外面外層到底有多少層次我不敢下決定…… 根據天文文明可能有三十六層。我們是被套在圓球內從最大的圓球一直到最小的圓球……大圓球套比它小的圓球。就這樣圓球中有圓球,我們是被幾十層的圓球套著。

            我們都知到人類在地球上存在有 歷史 記載算也有幾千年了、若按自然生存條件人體能承受的溫差在零下二十度至零上50度、因此地球的南北極都不是人居住的地方、就我們中國而言一年分為春、夏、秋、冬、而為什么而分呢、是因氣溫而定、農民種地分一年兩季按時播種收藏、這成了生活的規律、因為有茬稼為夏季作物、有的作物為冬季作物、若人造太陽改變了冬季的氣候、哪冬季作物不是不是達不到了它的自然生長環境了嗎?這不是人類改變了大自然的環境了嗎、人造太陽能發電這是個好事、這個新生事物的產生是利大于弊、還是㢢大于利、我想還是關乎人類生存與國利益之間的大事、我希望 科技 工作者能夠全面考慮一下。這是我個人的看法吧。

            太陽、是大能量的代表、

            人造太陽、表明人類創造的大能量機器、

            就是核聚變裝置、核聚變裝置能夠用一百千克的核燃料把一個西湖的水氣化、然后用蒸汽推動蒸汽輪機帶動發電機發電!推算一下可以發多少電

            眾所周知,地球上的資源并非取之不盡,用之不竭的。總有一天它們也會枯竭,加上生態環境的惡化,這種枯竭的速度只會更快。尋找與開發新的清潔能源,將成為一種戰略必然。

            什么是人造太陽:

            我國“人造太陽”(EAST)近日首次實現等離子體中心電子溫度達1億度,獲得的實驗數據為人類開發清潔核聚變能源奠定重要基礎。EAST是等離子體所自主設計研制的磁約束核聚變實驗裝置,目標是讓海水中的氘和氚在高溫條件下像太陽一樣進行核聚變,為人類提供清潔能源,所以也被稱為“人造太陽”。

            人造太陽有什么用:

            “人造太陽”日前取得重大突破,實現加熱功率超過10兆瓦,等離子體儲能增加到300千焦,等離子體中心電子溫度首次達到1億度,獲得的多項實驗參數,接近未來聚變堆穩態運行模式所需要的物理條件,朝著未來聚變堆實驗運行邁出了關鍵一步,也為人類開發利用核聚變清潔能源奠定了重要的技術基礎。

            如果核聚變突破了,人類 社會 就突破了能源瓶頸。

            具體來說,人造太陽可以發熱,主要轉化為電能,在能源日益枯竭環境污染的今天,核聚變是人類唯一的出路。因此人類發展將進入超快車道!能源就再也不是人類發展的瓶頸了。

            中國的 科技 如此驚人,人造太陽如此高 科技 ,不得不佩服。

            “人造太陽”不是真正的太陽,只是仿照太陽發熱的原理(核聚變),通過可控核聚變為人類提供穩定的、源源不斷的能量,以解決人類將要面對的能源危機。

            一、 為什么要制造“人造太陽”?

            科學技術的發展和 社會 化生產力不斷提高,使能源在國民經濟中的位置變得越來越重要,人類也在不斷擴大能源的利用范圍,例如風能、潮汐能、地熱能等能源的使用,同時人類也進入了利用原子核能的新時代。但是總的來看,全世界目前的能源仍以煤、石油、天然氣等化石燃料為主。然而,化石燃料是極其寶貴的化工原料,可以提煉加工各種化學纖維、塑料、尼龍、橡膠、化肥等化工產品。將這樣好的化工原料熊熊燃燒轉化為一部分熱量,實在可惜。但人類對化石燃料的需求還是與日俱增。估計全世界煤、石油、天然氣的儲量只能供人類再使用一百年左右。

            人類積極開發的各種新能源,比如:太陽能、風能、水能、潮汐能、地熱能等等,雖都有實用價值,但是從根本上只能作為一種輔助能源。要讓這幾種能源作為整個 社會 生產和人類生活所需的基本動力來源目前卻是不可能的。 核能的利用貌似給能源危機帶來曙光,可也隱藏著巨大的危害。 只要燃燒極少的核燃料就可獲得巨大的能量。但是,這種核電站是以原子核的裂變反應為基礎的,會產生的放射性廢物處理比較困難,而且主要核燃料鈾的儲量相對其它元素來說并不豐富,開采和提煉又十分困難。而且裂變核電站核廢料有放射性,處理比較困難,而且因為發展史上一些大事故,比如切諾爾貝利事故和福島核電站核泄漏事故,讓人們對核電站心有余悸,甚至很多國家做出決策不再發展裂變核電站。

            目前,唯有一種完全嶄新的能源— 原子核的聚變能才是人類未來最理想的新能源。 它的物理基礎是輕原子核(氫的同位素氘和氚)發生聚變核反應。它具有許多其它能源都無可比擬的令人神往的突出優點。首先是 原料儲量極其豐富 ,因其主要燃料氘跟氧結合成重水存在于海水之中。每公斤海水含氘0.03克。地球上有海水1021千克,含氘3×1016千克,目前全世界能源消耗水乎每年2×1020焦耳,只霜燃燒106千克氘就夠了。可見地球上的氘夠用3×1010年之久!其次, “燃燒”每單位質量的燃料釋放出的能量非常大 ,這是核聚變能源的又一突出優點。“燃燒”一千克氘相當于四千克鈾,相當于七千噸汽油或一萬噸煤。也就是說“燃燒”l千克海水和燃燒210千克(300升)汽油所獲得能量相當。  

            最后,核聚變能源對環境的污染輕,聚變產物沒有放射性。同時,由于聚變反應需要的條件比較高,一旦發生事故,造成反應的等離子體約束破裂,聚變反應便會終止。因此聚變燃料的保存運輸、聚變電站的運行都比較安全。

            二、 什么是人造太陽(核聚變)?

            “人造太陽”的本質是核聚變,又稱核融合、融合反應或聚變反應,是將兩個較輕的核結合而形成一個較重的核和一個很輕的核(或粒子)的一種核反應形式。原子核中蘊藏巨大的能量。在一定條件下,一個氘核(由一個質子一個中子組成)和一個氚核(由一個質子和二個中子組成)會發生聚變核反應,生成一個氦核(二個質子和二個中子組成),并放出一個中子。根據著名的愛因斯坦質能公式E=mc2,反應過程中出現的質量虧損轉化為巨大的能量釋放出來。從獲得能量的觀點來看聚變核反應主要是如下兩種:如果是由重的原子核變化為輕的原子核,稱為核裂變,如原子彈爆炸;如果是由較輕的原子核變化為較重的原子核,稱為核聚變,如太陽持續發光發熱的能量來源。地球上目前最有價值的核聚變是氫彈的爆炸,以“暴力”的形式維護著地球的和平。它是依靠原子彈爆炸時形成的高溫高壓,使得氫彈里面的熱核燃料氘氚發生聚變反應,釋放巨大能量,形成強大無比的破壞力。可惜這種瞬間的猛烈爆炸無法控制。要把聚變時放出的巨大能量作為 社會 生產和人類生活的能源,必須對劇烈的聚變核反應加以控制,因而稱為受控核聚變。

            三、什么是受控核聚變?

            聚變核反應猶如驚濤拍岸的海嘯,要想控制,豈非容易!那么,到底是難在那里呢?

            極高的溫度

              要使兩個原子核發生聚變核反應,必須使它們彼此靠得足夠近,達到原子核內核子與核子之間那么近的距離,即10-15米以內,這時核力才能將它們“粘合”成整體形成新的原子核。由于原子核都帶正電,當兩個核靠得越來越近的時候,它們之間的靜電斥力也越來越大。靜電斥力也叫靜電勢壘,它好像一座高山一樣把兩個氘核隔開。根據實驗資料估計,使兩氘核相遇,它們的相對速度必須大于每秒1000公里。這時氘核具有極大的動能。對于一團氘核整體而言,此時它們具有極高的溫度。而兩個氘核的聚變反應,溫度必須高達一億度!對于氘核與氚核間的聚變反應,溫度必須在五千萬度以上。可見,開發利用核聚變能源首先必須產生一團高達上億度的異乎尋常的高溫等離子體。

            充分的約束

            充分的約束,就是說將高溫等離子體維持足夠長的時間(相對而言),以便充分地發生聚變反應,放出足夠多的能量,使聚變反應釋放的能量大于產生和加熱等離子體本身所需的能量及其在這過程中損失的能量。這樣,利用聚變反應放出的能量來維持所需的極高溫度,毋需再從外界施入能量,聚變反應也能自持地進行下去,此時這只“燒”聚變原料的特殊“爐子”已經點著了。表征這個概念的科學術語叫“聚變點火”。那么約束時間多長才能實現點火呢?約束時間跟密度有關。密度大,單位時間里參加反應的原子核較多,放出能量也多,因而約束的時間可以相應地短些。反之,約束時間必須長些。最后,應該指出,實現點火僅是受控核聚變研究的第一步。爐子點著了必須燒得很旺才能使用。受控核聚變研究的第二個目標是使輸出的能量超過輸入的能量,獲得凈聚變能,建成核聚變發電站。

            人類現在繁榮生活是建立在化石能源基礎之上的,但化石能源總有耗盡的一天,未雨綢繆、居安思危是我們不得不面對的問題。“人造太陽”核聚變的使用不但能解決人類的能源危機,同時指數級能量的使用或許會使人類再次跨越式進化,進入未知領域。

            人造太陽其實指的就是核聚變。如果是由氫元素這種輕元素的原子核,相互結合成為原子質量更大的較重的原子核,同時釋放出中子,產生巨大的能量。比如下面這樣的反應:D+T→He+n。其中D和T分別是氫元素的同位素“氘”和“氚”,He為氦元素,n依舊是中子,則稱為核聚變。


            氫彈就是主要利用氫的同位素(氘、氚)的核聚變反應所釋放的能量來進行殺傷破壞,屬于威力強大的大規模殺傷性武器。上面的這個反應就是由氫的同位素氘(讀"刀",又叫重氫)和氚(讀"川",又叫超重氫)聚合成較重的原子核如氦而釋出能量。


            那為什么核聚變如此危險,還會被認為將帶來新一次的能源革命呢?

            因為如果核聚變一旦實現可控,那么就可以穩定地輸出能源。而且整個過程不會產生核裂變所出現的長期和高水平的核輻射,不產生核廢料,當然也不產生溫室氣體,基本不污染環境。

            核聚變能利用的燃料是氘(D)和氚。氘在海水中大量存在。海水中大約每6500個氫原子中就有一個氘原子,海水中氘的總量約45萬億噸。每升海水中所含的氘完全聚變所釋放的聚變能相當于300升汽油燃料的能量。按世界消耗的能量計算,海水中氘的聚變能可用幾百億年。

            在可以預見的地球上人類生存的時間內,水的氘,足以滿足人類未來幾十億年對能源的需要。從這個意義上說,地球上的聚變燃料,對于滿足未來的需要說來,是無限豐富的,聚變能源的開發,將“一勞永逸”地解決人類的能源需要,而且也將有助于改變環境污染問題。

            所以,科學家們一直想要實現可控核聚變。產生可控核聚變需要的條件非常苛刻。我們的太陽就是靠核聚變反應來給太陽系帶來光和熱,其中心溫度達到1500萬攝氏度,另外還有巨大的壓力能使核聚變正常反應,而地球上沒辦法獲得巨大的壓力,只能通過提高溫度來彌補,不過這樣一來溫度要到上億度才行。核聚變如此高的溫度沒有一種固體物質能夠承受,由此產生了約束核聚變的理論,主要有兩種方法。

            第一種是慣性約束核聚變是指提出發展可控核聚變,用激光或離子束作驅動源,脈沖式地提供高強度能量,均勻地作用于裝填氖氖(DT)燃料的微型球狀靶丸外殼表面,形成高溫高壓等離子體,利用反沖壓力,使靶的外殼極快地向心運動,壓縮氖氖主燃料層到每立方厘米的幾百克質量的極高密度,并使局部氖氖區域形成高溫高密度熱斑,達到點火條件,驅動脈沖寬度為納秒級,在高溫高密度熱核燃料來不及飛散之前,進行充分熱核燃燒,放出大量聚變能,從而實現可控核聚變。


            中科院“立大功”,國產人造太陽迎來突圍,再次刷新世界紀錄

            2021年的最后一天,中國科學院合肥物質科學研究所傳來了一則振奮人心的消息:中國“人造將艾洋”再次創下世界紀錄。

            在2021年5月份,中國“人造太陽”——全超導托卡馬克核聚變實驗裝置(EAST)便實現了一次刷新世界紀錄的突破。彼時,我國做到了可重復的1.2億攝氏度101秒與1.6億攝氏度20秒等離子體運行。

            而在短短幾個月后,我國便傳出了新的進展,這無疑令人矚目。 據悉,12月30日晚間,中科院實現了電子溫度近7000攝氏度的1056秒的長脈沖高參數等離子體運行,這是如今全球托卡馬克裝置高溫等離子體運行的最長時間。

            這一成果無疑具有十分關鍵的意義,對我國此后穩態聚變工廠堆的建設打下了科學與實驗的基礎。

            這無疑讓我國離實現真正可利用的“可控核聚變”更近了一步。如今,我國在這一領域的研究已經走到了世界的前列,美韓等都是我國的對手。

            就在不久前,韓國“人造太陽”做到了在超1億攝氏度的情況下,等離子體超30秒的最新成績。但顯而易見,韓國同中國相比還有著不小的差距。

            那么,“人造太陽”究竟是什么,為何全球這么多國家在搶著發展?

            “人造太陽”為國際熱核聚變試驗堆,它的靈感來源于太陽,因此被稱之為“人造太陽”。

            在太陽的內部無時無刻不在進行著核聚變,這使得太陽能夠迸發出巨大的能量。科學家希望能夠模仿太陽產生能量的原理,掌握這樣的可控核聚變技術,以此來解決人們的能源枯竭問題。

            可控核聚變所需的氘和氚這兩種主要燃料,大量的存在于海水之中,儲量十分豐厚。這些燃料不說取之不盡用之不竭,但也足夠人類用百億年。而且,反應的過程不會產生有害物質,對人類環保事業也有著重要意義。

            所以在人類化石能源愈發緊張的今日,越來越多的國家希望能夠通過可控核聚變技術,來徹底解決這場能源危機。

            不過,掌握可控核聚變技術哪里那么容易,實現上億攝氏度點火和穩定長時間約束控制便是核聚變發電最難攻克的兩大難題。

            為此,無數科學家揮灑汗水、揮灑自己的熱血與青春,在這些人的努力之下全球“人造太陽”才有了如今的成績。

            從上世紀50年代,我國便開始了在可控核聚變領域的研究,并在2006年建成了EAST裝置。至今已經在這一領域積累下豐厚的經驗,因此我國才能實現一連串的技術突破。

            如今,EAST首次突破千秒大關便是在中國科學家的手中實現,更是令人激動。雖然我們如今看來,中國的這次突破用短短幾句話便能夠描述,但中國科學家在背后的付出、需要面對的挑戰之多,卻是難以想象的。

            中國這一突破的背后,只要需要攻克完全非感應電流驅動、再循環與雜質控制、熱與粒子排出這三大難題,十分不容易。在中國多方力量的共同努力之下,我國才有了如今的成績。

            目前,我國“人造太陽”已經分別實現了1兆安的等離子體電流、電子溫度1億攝氏度的等離子體、1000秒的連續運行時間這三大條件。

            這表示,中國可控核聚變研究即將開啟一個新的篇章,上到一個新的高度。在新的起點上,中國“人造太陽”還將創造怎么樣的成績,就讓我們拭目以待。


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