真正的頂尖黑科技,世界各國可控核聚變技術哪家強?

2020-12-18 黑科技精選

核聚變作為「來自未來」的能源,相比如今已有的能源,可利用的能源密度更高,幾乎可以將能源成本無限降低到零。然而,世界各國都沒有完全掌控可控核聚變技術,更談不上利用核聚變發電。那麼,世界各國的核聚變研究的情況如何?通過本文來盤點一下。

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據了解,可控核聚變的實現方式主要有兩種,第一種就是慣性約束核聚變,這種方式需要藉助於雷射的能量,通過雷射照射使得溫度升高,用於發生核聚變的物質將會由氣體變成離子態,之後在反衝作用力下被極度壓縮,最終發生核聚變,產生出巨大的能量。

另一種則是磁約束髮生核聚變,具體操作要在一個密閉的空間內進行。首先通過加熱製造一個高溫的環境,在這一環境之中還需要製造一個特別的磁場,讓相關物質在這一環境之中發生反應,最終發生核聚變。

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美國的國家點火裝置NIF在幾年前就已經實現了1億度目標,它採用慣性約束核聚變方式,以192條雷射束集中在一個花生米大小的、裝有重氫燃料的目標上。每束雷射發射出持續大約十億分之三秒、蘊涵180萬焦耳能量的脈衝紫外光,當這些脈衝撞擊到目標反應室上,它們將產生X光。利用X光將把燃料加熱到一億度,並施加足夠的壓力使重氫核生聚變反應。

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中國自行研製的超導託卡馬克裝置EAST與美國NIF實現聚變的方式不同。目前託卡馬克實現了磁束縛等離子體和中心溫度1億度,下一個目標是維持束縛,且達到1億度維持1000秒。

除了世界主要大國之外,國際合作項目ITER,受多方因素制約進展緩慢,我國隨著國力增強正在逐步接手更多的工作和任務,ITER項目也不斷向我國增加新的訂貨。我國的工程技術人員正在法國幫助ITER項目加速實施。

相關焦點

  • 如果實現了可控核聚變,人類生活會變成什麼樣?
    所以世界各國科學家一直在尋找一種更加清潔高效的能源。可控核聚變技術,就是其中最具潛力的一個。所謂可控核聚變,也就類似於現在太陽的燃燒方式。太陽內部其實一直在進行核聚變,並向外界散發能量,人類研究的可控核聚變技術也有一個形象的名字,叫做「人造太陽」,是一種無限接近永動機的理想能源。
  • 中國掌握可控核聚變技術,印媒:鋼鐵衣以後也是「中國製造?」
    核能發電,作為繼蒸汽機和然後發電機後的世界又一新型發電方式,是當下世界各國都在研究的難題。人類此前對核能的掌控是十分粗淺的,僅利用到原子核裂變時釋放的動能轉化為熱能,再用這一熱能去燒水轉化為動力,將其形容成一個大號的蒸汽機一點沒錯。
  • 「科技探索」一分鐘了解最新科技,中國可控核聚變最新研究成果
    從某種意義來說,核聚變的商業化一旦完成,將會為人類打開一個新時代。也正因此,各科技大國都在努力早日實現可控核聚變的商業化而努力。核聚變材料來自於大海中的氘和氚,一公升海水可以換算成三百公升汽油。可控核聚變所帶來的清潔能源價值,從某種意義來說,將會為人類提供近乎無限的能量源。而伴隨著無線能源的到來,生活成本將會急劇降低,汽油煤炭時代將會結束,電能將代替一切能源。而這種只會發生了科幻小說中,堪稱夢幻般的技術,在不就得將來將會被真正的實現。
  • 當人類徹底掌握可控核聚變技術後,未來世界會發生什麼變化?
    如果能夠解決核聚變技術,人類將獲得取之不盡用之不竭的新能源。人類點滿核聚變這項劃時代的技術,帶來的影響不亞於前三次工業革命,從此之後再也不用擔心能源短缺問題,就可以把目光投入到太空,將文明的火種撒向整個太陽系。當然,這一天的到來還有點遠,但可控核聚變的技術正在飛速發展中,也許我們有生之年就能夠享受到這項技術穩定發電帶來的便利。
  • 人類為什麼要研究可控核聚變?
    歡迎大家閱讀本期的鵬楊科普,在前兩天的文章中給大家說了一下人造太陽的事情,其中我們說到了可控核聚變的問題,但我們並沒有談到可控核聚變的用途,沒有說到我們人類為什麼要花這麼大的精力去實現可控核聚變,若是實現了到底能有什麼作用?本期的內容我們就主要來說說可控核聚變的用途。
  • 假如人類徹底掌控了可控核聚變,未來的世界將會發生什麼變化?
    如果能夠解決核聚變技術,人類將獲得取之不盡用之不竭的新能源。人類點滿核聚變這項劃時代的技術,帶來的影響不亞於前三次工業革命,從此之後再也不用擔心能源短缺問題,就可以把目光投入到太空,將文明的火種撒向整個太陽系。
  • 六天,逆轉中國核聚變命運,美國也無能封鎖!
    比起現在讓人害怕的核裂變發電技術,可控核聚變沒有嚴重的放射性輻射,也不產生核廢料。而且核聚變必須需要極高的溫度才能激發,也沒有鏈式反應,熄滅了就停了,比起核裂變更加安全可控。更重要的是,核聚變的燃料是氫的同位素氘和氚。
  • 全超導託卡馬克核聚變實驗裝置
    由於核裂變的汙染特性,可控核聚變是未來和平發展核能的終極方式。1968年8月在蘇聯新西伯利亞召開的第三屆等離子體物理和受控核聚變研究國際會議上,蘇聯的T-3託卡馬克上實現重大突破,在國際上掀起了一股託卡馬克的熱潮。
  • 可控核聚變誕生:10克燃料養活全世界
    因為MIT要搞的,是人類史上第一個可控核聚變發電站。有了這種「無限能源」,人類將真正進入現在稱為「科幻」的那個世界,補全臭氧空洞、遏制氣候變化,移山填海甚至星際航行……全都不在話下。夏天再也不用擔心沒電開空調了。
  • 如果人類實現了可控核聚變,還需要建造戴森球嗎?必需要走的路
    那麼能夠取代化石能源的更強能源會是什麼?相信很多朋友已經想到了,是可控核聚變。核能相信大家都知道,它可以說是人類進入科技時代以來,發現並開始應用的最強大能源。核能的應用分為兩種,一種是核裂變,一種是核聚變。核裂變就是類似於原子彈這種爆炸級別,目前我們已經可以在工業上應用核裂變,比如核電站。
  • 人類掌握了可控核裂變,為啥還要艱難開發可控核聚變,有意義嗎?
    簡單的說,就是可控核聚變比可控核裂變厲害多了,好處多多了。而且可控核裂變無法從根本上解決人類發展進程的能源危機,只有可控核聚變才能夠真正解決這個發展瓶頸。人類對能量的認識和利用是逐步推進的。在猿人時代,人類的祖先們茹毛飲血,連最基本的能源都不知道。
  • 可控核聚變為什麼是終極能源?
    最近中國科學界可謂捷報連連,嫦娥取土待歸、九章計算出世、可控核聚變也有重大突破,前兩個都談過了,今天就來談一談可控核聚變,俗稱人造太陽,提到核聚變,許多人自然就想到了核裂變,我也簡單說一說。1944年的時候啊,世界上第一個核反應堆的設計者、原子能之父、著名的義大利物理學家費米,沒錯,就是提出費米悖論那個費米,把核聚變需要的溫度給算出來了,這個溫度是多少呢?至少五千萬攝氏度,在那個年代啊,想要把聚變燃料加熱到五千萬攝氏度,唯一的辦法就是引爆一顆原子彈。
  • 可控核聚變時代即將來臨,人類再也不用為了能源而爆發戰爭了!
    2020年7月28日,國際熱核聚變實驗堆(ITER)計劃重大工程安裝啟動儀式在法國舉行,標誌著人類可控核聚變反應堆的建造又走出了堅實的一步。按照計劃人類將在2050年左右掌握核聚變技術並開始進行商業運營,人類文明也將因為可控核聚變技術的掌握而再次出現質的飛躍。
  • 有人說如果可控核聚變成功了,一度電連一毛錢都不到,可能嗎?
    目前世界上建設的核電站,工作原理都是通過核裂變過程中所釋放的大量能量,將其最終轉化為電能的過程,雖然技術已經比較成熟,但是卻存在重核原料不足、汙染環境、能源利用效率不高、有發生核洩露事故的風險等問題。但是,由於可控核聚變需要超強的磁場約束,能夠形成超強磁場的超導體如何選擇、如何確保穩定運行都是需要技術突破的一個重要方面,也就是說,科學家自從提出可控核聚變的概念以來,一直都在做著如何穩定、安全、高效地約束住容器內部的超高溫等離子體,我國在這方面目前實現了技術領先,繼2018年合肥人造太陽實現了1億度等離子體運行後,我國已經在成都又開啟了新的人造太陽計劃,就在前不久
  • 如果可控核聚變實現無限能源,戴森球還有存在的意義嗎?
    隨之核能的出現讓人類看到了未來能量滿足的希望,尤其是來自氘核聚變的能量。在核聚變的過程中可以釋放出大量的能量,並且要比核裂變清潔得多,還有核聚變所需的氚在地球的海水中都可以找到,解決了原料問題。眾所周知,核聚變反應所釋放的能量是巨大的,而可控核聚變也被譽為能源領域的「聖杯」。
  • 人類研究可控核聚變使用的是氚–氘,可以使用其他元素嗎?
    理論上任何低於鐵的元素都可以進行核聚變反應,並釋放大量能量,但是目前人類引發核聚變的手段,主要靠提高溫度,在所有核聚變當中,氫元素的核聚變反應所需溫度最低,其中又以氘-氚的聚變最容易實現。但是各種元素發生聚變的條件不一樣,這些條件包括溫度、壓力、等離子體溫度、約束時間等等,人類目前的技術手段,主要靠提高溫度來點燃聚變反應,其中氫元素的核聚變反應所需溫度最低,大約需要1億度,太陽內部的壓力超過1000億個大氣壓,在這樣的超高壓條件下也需要700萬度。
  • 如果中國核聚變技術成功了,將會一度電一毛錢?或實現電力霸權!
    ,華為完成了5 G基礎通訊領域的超車,中微半導體成功研製出第一臺5 nm光刻機,此外,中國還在核聚變技術領域取得了重大進展!一九三二年,澳洲科學家馬克·歐力峰發現了一種核聚變技術的方法,發現了核能的無限潛力,這一方法所釋放出的能量有可能成為未來的主要能源,但人類只是簡單地實現了不可控制的核聚變,例如氫彈、原子彈的爆炸,而可控制的核聚變技術所需的條件又十分苛刻和嚴格,稍一不慎,就會釀成大災難!
  • 當核聚變反應堆遇上3D列印 「人造太陽」有望更快「發光」
    隨著核技術日漸成熟,被譽為「人造太陽」和「人類終極能源」的可控核聚變反應堆,或有可能為人類源源不斷地提供清潔能源、造福後代子孫。這項技術的主要原理是氘和氚在高溫高壓條件下產生核聚變反應,並生成大量熱能用於發電。
  • 袁嵐峰問答:該把核聚變技術提上日程了!
    來了來了,不但有我們熟悉的「我有一個朋友」,袁老師在現場回答觀眾提問的時候,都沒忘了宣傳核聚變事業,對核聚變技術是真愛沒錯了! 註:風雲之聲內容可以通過語音播放啦!
  • 如果核聚變成功了,一度電一毛錢不到,會產生什麼影響?
    所以說,研究利用核聚變穩定持續的發電是全球各主要國家共同努力想要達成的最終目標,哪國率先掌握了核聚變發電技術,就佔領了能源制高點,這有著巨大的意義。目前來看,實現核聚變主要有兩種方式,「第一,採用磁約束來實現高溫條件的託卡馬克環形裝置;第二,採用高能雷射實現核聚變需要的溫度裝置」。