一升水可「變」三百斤油?中國核聚變技術多厲害,至今保持世界紀錄

2022-01-05 春秋觀望臺

一升水可以變成三百斤油?中國的黑科技到底有多牛,技術水平領先全球,至今保持世界最高紀錄。從能源的角度看,我國可以說承載著全人類的希望。究竟是什麼先進技術這麼重要呢?

第二次世界大戰中,美國向日本扔下的兩枚原子彈,讓全世界都見識到核武器的恐怖,卻也同時打開了人類未來能源探索的大門。依靠核裂變,人類掌握了核電技術,並在此基礎上發展出了核武器,但是核裂變存在太多的限制。

首先,實現核裂變的原材料有限,需要從天然鈾礦中提煉鈾235,天然鈾礦在全球儲量有限,只夠人類使用數十年。其次,利用核裂變發電可能會引發嚴重的核洩漏災難,比如著名的蘇聯車諾比核電站事故、日本福島核電站事故。

人類真的沒有辦法解決未來能源問題了嗎?世界上第一顆氫彈的爆炸給人類提供了新思路,與原子彈的核裂變原理不同,氫彈爆炸依靠的是不受控制的核聚變。核聚變的過程不僅不會產生輻射,還能釋放出大量的能量,可以讓一升水產生相當於三百斤油的能量。但是,人類目前只掌握了不受控制的核聚變,想要真正利用核聚變,就必須要實現可控。

事實上,核聚變的原理和太陽發光、發熱的過程相似,實現可控核聚變就是要研製「人造太陽」,過程並不容易實現。2020年7月28日,中、美、韓、印等七個國家在法國聖保羅舉行了一場盛大的工程啟動儀式,安裝託卡馬克核聚變裝置,這是全球規模最大、影響最深遠的國際科研合作項目之一,旨在模擬太陽發光發熱的核聚變過程,探索受控核聚變技術商業化可行性。整個安裝過程由中國主導,幾乎承載著人類未來的全部希望。

託卡馬克裝置是一個類似於輪胎狀的環形真空腔,是實現核聚變的重要途徑之一。我國主導建造位於法國的託卡馬克裝置,直接說明我國的核聚變技術得到了全世界認可,並處於世界領先地位。2021年5月28日,我國成功實現了託卡馬克裝置可重複的1.2億度101秒等離子體運行和1.6億度20秒等離子體運行,再次創造託卡馬克實驗裝置運行新的世界紀錄。不久前,韓國也進行了類似的實驗,在1億攝氏度的情況下只堅持了30秒。

相關焦點

  • 水變油是不是偽科學
    我們討論一下「水變油」。 先聲明一下,本文只是以「水變油」為例,探討技術原理、創新精神和科學態度的辯證方法,並不代表任何提倡、否定或支持的立場。並被全國幾十家新聞媒體熱炒,多家企業共拿出上億元資金給王搞開發,可是這些投資都血本無歸,王洪成最後以詐騙罪被判處有期徒刑。後來有人揭穿,他的「水變油」,其實不過是幾個小戲法外加一點糊弄人的技巧而已。
  • 核聚變本世紀將迎來「巨變」?
    同時,我國可控核聚變試驗也製造出了比太陽中心溫度還要高的氫等離子體,並且穩定燃燒了一分多鐘,創了世界紀錄。從人類走進核能大門以來,可控核聚變一直被很多科學家視為能源界一項登峰造極的「神功大法」。這門「武功」究竟有多厲害?目前人類修煉了幾成?且聽筆者一一道來。1932年,英國物理學家詹姆斯·查德威克開啟了原子核的大門,人類開始逐漸認識到原子驚世駭俗的「內功」,並想方設法把它據為己用。
  • 我國核聚變發電技術會成為世界第一嗎?BBC:中國或將得到無限能源
    世界上許多國家都致力掌握核聚變技術,美國、日本、韓國、巴西和歐盟都在努力,但沒有一個團隊能像安徽的團隊一樣保持核聚變的穩定性。  現在它是100秒,每年越變越長。在安徽,科學家們已經開始討論將目標放在延長十倍的時間,溫度在攝氏1億度。
  • 當年親歷"水變油"科技騙局的故事
    那是一件曾經震驚世界的科學笑話和中國官場醜聞。現在發生的這些事,與當年王洪成的水變油騙局,故事情節有著驚人的雷同。現在這兩件事,網上可以查找到一些質疑的分析文章,我不敢過多評論——實際上我寫的相關文章都被屏蔽,那就說說我當年戳穿王洪成水變油騙局那點事。  15年前,我在某中央國家機關工作。
  • 【觀點】核聚變發電是個夢想,但核聚變已經提供了地球大部分能源!
    然而,人類最終的夢想是通過核聚變(Nuclear fusion)的過程來創造能源,但由於工程上的挑戰,核聚變目前還無法實現。核聚變發電不僅能提供幾乎無止境的廉價能源,而且還安全環保。但由於核聚變目前所面臨的挑戰,許多人認為現在討論核聚變發電作為一種可行的能源是不現實的。然而,雖然可行的核聚變發電廠仍然不存在,但我們事實上全球大部分能源已經來自核聚變能。
  • 假如中國核聚變成功了,一度電一毛錢?將實現電力霸權!
    特別是量子計算機和核聚變,幾乎就是人類科學頂峰的聖杯,無論哪一個獲得突破,都將讓人類跨入一個全新的文明層次,它們到底有多重要?未來的能源和社會結構會發生怎樣的變化?核聚變實現,未來能源成本真的會很低嗎?
  • 【高中物理】核裂變與核聚變,趕緊收藏吧!
    一、核裂變的發現1. 1938年底,德國物理學家哈恩和他的助手斯特拉斯曼在用中子轟擊鈾核的實驗中發現,生成物中有原子序數為56的元素鋇。2. 奧地利物理學家邁特納和弗裡施對此給出了解釋:鈾核在被中子轟擊後分裂成兩塊質量差不多的碎塊(圖5.4-1)。
  • 國內外典型慣性約束核聚變裝置
    相關裝置主要分為雷射核聚變裝置和Z箍縮核聚變裝置,美歐等國家建設了NIF、Z機器、LMJ等慣性聚變裝置,用於聚變機理研究和核武器管理。美國國家點火裝置(National Ignition Facility,NIF):該裝置位於勞倫斯利弗莫爾國家實驗室,從1997年開始建設,於2008年完成全部建造工作,總建設費用達22.5億美元。
  • 核聚變與核裂變有什麼本質上的區別嗎?
    人類利用核能是從核裂變開始的,從費米在芝加哥大學建立人類第一個核反應堆開始,到後來美國轟炸日本的兩顆原子彈,再到現在的核電站,這些都是核裂變的產物。核裂變的原理其實並不複雜,其實就是用中子去轟擊裂變材料的重原子核,這些重原子核被轟擊後會分裂為二到三個輕原子核,同時還會釋放出二到三個中子,這些中子又會轟擊其他的重原子核,這樣一來在極短的時間內就釋放了巨大的能量,這種過程被稱為鏈式反應
  • 中國「無輻射」氫彈可當常規炸彈用 新型核聚變裝置功不可沒!
    「聚龍一號」可模擬核彈爆炸環境,將對中國的核武器物理研究產生重要的影響。一說到核聚變裝置,人們普遍會想起氫彈。不過,氫彈所產生的核聚變反應是不可控的,也是非常低級的和聚變反應。而新型核聚變裝置,如前文提到的「聚龍一號」科學實驗裝置,則是通過高能雷射代替原子彈作為氫彈點火裝置實現核聚變反應。這種氫彈爆炸後就不會產生放射性物質,是一種「乾淨的氫彈」,這種「乾淨的氫彈」不但殺傷力巨大,而且可以作為「常規炸彈」隨意使用。
  • 向終極能源不斷邁進 中國「人造太陽」核聚變實驗裝置再獲重大突破
    從1950年代至今,科學家們一直夢想著將核聚變所產生的巨大能量轉化為清潔、取之不盡的能源來源。人類距離這樣的「理想能源」究竟還有多遠?科學家們的實驗結果表明,難題正不斷被突破。EAST也因此成為世界首個實現穩態高約束模運行持續時間達到分鐘量級的託卡馬克核聚變實驗裝置。EAST是中國自行設計、研製的世界上第一個全超導託卡馬克裝置,由「實驗」(Experimental)、「先進」(Advanced)、「超導」(Superconducting)、「託卡馬克」(Tokamak)四個單詞首字母拼寫而成,同時也代表了「東方」的含意。
  • 核裂變與核聚變,秒懂!
    鏈式反應將一公斤的鈾原子全反應掉,產生的熱量能將2億噸的水燒開。臨界質量就是一堆鈾原子的最小總數,如果鈾原子太少,裂變產生的新中子可能會撞擊不到其他鈾原子。例如一個鈾原子裂變產生10個中子,這10個中子一個都沒有撞擊到下一個鈾原子,多米諾骨牌就斷了,鏈式反應就中斷了。所以要保證鈾的數量足夠多,保證鈾原子裂變產生的10個中子,至少有一個能撞擊到下一個鈾原子。
  • 中國核聚變發展獲重大突破
    中核集團核西物院中國環流器二號M項目負責人劉永說,「作為我國新建的的先進託卡馬克裝置,HL-2M等離子體離子溫度可達到1.5億攝氏度,可實現高密度、高比壓、高自舉電流運行,將大力提升我國堆芯級等離子體物理研究及相關關鍵技術研發先進水平,為我國深度參與ITER計劃及自主設計建造聚變堆提供重要技術支撐。」萬物生長靠太陽。支撐人類社會發展的一切能量來自太陽,而太陽的能量則來自核聚變。
  • 核裂變VS核聚變
    目前,隨著核科技水平的發展,核裂變除用於製造原子彈外,利用其他手段控制核裂變產生的巨大能量為人類社會提供清潔能源的技術與工程發展也十分迅速。從這個意義上講,對核裂變的利用有兩種方式,即失控使用和受控使用。對於原子彈而言,鏈式反應是失控而導致的爆炸。而核電站的核裂變始終在控制下進行,用於發電的核反應堆通過受控的緩慢方式進行能量釋放過程,這種平穩的方式釋放能量,目前已成為前景廣闊的清潔能源。
  • 螺旋天線助力核聚變反應
    核聚變不僅無碳排放,廢棄物產生量少,而且燃料來源幾乎取之不盡,因此堪稱能源生產的終極手段。核聚變是太陽燃燒的動力,如果人類能夠在地球上掌控這種能量,將有望引發一場清潔能源革命。保持託卡馬克裝置的最佳狀態託卡馬克設計依靠磁場限制熱等離子體,具有很高的可行性。等離子體是一種電離氣體,它由正離子和自由電子組成,近似電中性。
  • 核聚變不再無法控制?「人造太陽」將成現實,韓國已搶在各國前面
    超導託卡馬克先進研究是一種超導聚變裝置,說得通俗一些,就是人造太陽,它成功地將離子溫度超過1億攝氏度的高溫等離子體保持了20秒,創造了新的世界紀錄。新研究將2019年超導託卡馬克等離子體運動期間8秒的等離子體操作時間,延長了2倍以上,這是一項飛躍式成就。早在在2018年的實驗中,超導託卡馬克就首次達到了1億度的等離子體離子溫度,但持續時間僅約1.5秒。
  • 韓國人造太陽破世界紀錄,中國申請十幾項專利
    ——韓國超導託卡馬克先進研究核聚變裝置,已經成功地將高達1億度的高溫等離子體維持了20秒鐘,創造了新的世界紀錄。於是,小合查找了相關資料,不查不知道,一查嚇一跳,這項「人造太陽」計劃是由歐盟、中國、韓國、俄羅斯、日本、印度和美國7國共同研究的,旨在解決能源不足問題,而作為合作國之一的中國,已經申請了相關專利十幾項。
  • 核裂變?核聚變?核能到底是如何轉變成電的?
    世界其他地區建成的30個核反應堆相比,亞洲增加了51個!中國擁有世界上最年輕的核反應堆,平均使用年限不到8年,而印度卻擁有世界上最古老的的核電站之一,擁有47年歷史。目前,在世界各地的核電站都是利用核裂變的原理來發電的。既然核能分為核裂變和核聚變2種模式,為什麼不用核聚變發電呢?首先,我們需要搞清楚什麼是核裂變?
  • 【核科普】核動力飛機:從核裂變到核聚變
    由於受到核動力飛機將大大增加飛機滯空時間的鼓舞,俄羅斯和美國軍方為此耗費了超過20年時間,但除了獲得極少的試驗數據,這一概念幾乎沒有取得任何進展。最近,洛克希德•馬丁公司的臭鼬工廠(Skunk Works)宣布,該公司已經掌握了緊湊型核聚變發電技術,在未來十年內,可以用於為空軍的飛機和海軍的艦艇提供動力。
  • 【能源之美】恆星級熱核聚變,懸浮在超導甜甜圈中的人造太陽
    核聚變的原材料在海水和巖石裡都有,很容易獲得,如果能轉化成電能給人類使用,這北京的天得變得多藍哇!哎?有國外網友考證這是法國1970年7月3日的Licorne核實驗發電廠當然不能一驚一乍的,得細水長流,慢慢釋放能量。可是,氫彈的爆炸是不受控制的核聚變,要想有效地利用這種強大的能源,必須能夠合理控制核聚變的速度和規模,實現象太陽那樣持續、平穩的能量輸出。