...中國這個黑科技又一次震撼了世界,或是取代煤和石油的人類終極...

2020-12-03 瞭望智庫

中科院等離子體所11月12日發布消息,我國大科學裝置「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。在中科院SELF講壇,中國工程院院士李建剛也曾分享過他對「人造太陽」的展望。

李建剛中國工程院院士中科院等離子體物理研究所研究員

演講者 | 李建剛

本文轉載自微信公眾號「SELF格致論道講壇」(ID:SELFtalks),原文首發於2018年11月12日 ,原標題為《中國「人造太陽」實現1億度運行,這是可能永久解決能源問題的黑科技》,不代表瞭望智庫觀點。

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人造太陽 受控的核聚變裝置

大家都知道太陽,但什麼是人造太陽?看過鋼鐵俠的人都知道,鋼鐵俠裡面有一個人造太陽叫託卡馬克,像一個磁線圈一樣。如果把氣體加熱到上億度,它就會發生聚變,可以像太陽一樣發出巨大的能量。

如果是現實版的託卡馬克的話,中國有兩個人造太陽,一個在合肥,另一個在成都,分別叫合肥超環和中國的環流器1號。

太陽為人類產生了很多光和熱,萬物生長靠太陽。我們想要實現聚變,一個不可控因素就是氫彈。氫彈不能輕易地爆炸,要用原子彈去把它點一下,點到上億度以後才有可能發生爆炸。

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為什麼要人造一個太陽?

那麼怎樣能夠實現人造太陽?要把上億度的溫度裝到任何容器上都會頃刻之間煙消雲滅。於是科學家就想了一個辦法:把一團火球——上億度的等離子體,用磁的方法把它懸浮起來,跟周邊的任何容器材料不接觸,這個時候就可以把它加熱、控制,進而造出太陽。它的模樣就像你們吃的甜圈圈。

用這些非常複雜的儀器把上億度的東西放在中間持續地加熱,講講很容易,但實際操作非常難。

首先我們需要巨大的磁場,這個磁場要比地球南北級的磁場高兩萬倍以上,磁場越強越容易收得住。人類之所以沒有遭到來自太陽風這種粒子的損害,主要就是靠磁場把這種帶電粒子無形之間屏蔽起來。

所以現在要做的就是產生比地球高上萬倍的磁場,讓這團氣體懸浮起來。用的燃料是什麼?是海水裡面氫的同位素——氘和氚。海水裡面的氘有多少呢?它可以讓一千個電站使用上百億年,也就是說該資源是無限的。如果用愛因斯坦的公式計算的話,一杯水裡面產生的氘和氚是E=mc2 ,相當於300公升汽油。

它的好處在哪裡?首先它沒有高放的廢料,而我們現在用的裂變電站都是化石燃料,尤其是235,238。一旦發生事故,就會有長達上百萬年的放射性廢料。

聚變的產物是什麼?就是能源中子和氦氣。氦氣是非常清潔的,當年習總書記實地參觀時就問:為什麼說聚變是固有的安全性?那時候距離福島發生核事故剛剛一個月。

它導致事故的概率非常小,只有同時碰到地震和海嘯才有可能發生,或許上萬年才會出現一次。但現實中最有可能發生的不是這個,而是恐怖分子——可能恐怖分子開個飛機就把它炸了,但聚變電站不怕,因為它聚變的產物就是氦氣,只要一停機就沒有了。

總結一下,作為資源來講,它是無限的同時又是清潔的,所以長期以來被科學家認為是未來人類終極能源之一,可以大規模生產。未來可能有20%的可再生能源,但最大規模的一塊,即80%一定是靠聚變來維持的。

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這個太陽怎麼造?

一個一百萬千瓦的電站,上海一年大約只需要兩個。聚變電站需要多少東西呢?一年一個電站只需要一百公斤的重水和鋰;如果換成煤電站的話,一個一百萬千瓦的電站需要50萬噸煤;如果是核電站的話就需要30噸。

(聚變堆工作原理 圖片來源於李建剛)

這就是聚變電站的原理。首先你要有磁籠子,用它形成一個等離子體,再用非常高的溫度把它加熱到上億度,加熱到上億度以後就會產生氦和中子,中子就跑到包層材料裡進行加熱。加熱以後,我們通過水把它轉換成蒸汽,再通過蒸汽把電給發出去。這就是一個簡單的聚變發電原理。

人類在這個方向一共做了50年,進展還是挺大的。我們知道,計算機每1.8年CPU的速度翻一倍,而聚變的發展速度基本上能做到跟它一樣快,甚至比它快兩個月,差不多16~17個月左右的時間,它的綜合參數也能夠翻一倍。

聚變最大的問題就是離實現還很遙遠,沒有像計算機這樣家喻戶曉。但可以說,聚變在過去50年中已經發展得非常非常快了。幾個代表性的成就是在一些發達國家,像美國、歐洲和日本,他們在一些大裝置上都同時實現了可控的核聚變。

什麼叫可控的?就是跟人沒有關係。科學就是可重複,不管是誰去做都是同樣的結果,跟儀器沒有關係。只要是一樣的儀器,美國的人造太陽、歐洲的人造太陽還有日本的人造太陽,結果都是一樣地可重複,這就是科學。

我國做到了輸出的能量和輸入的能量之比等於1.25,即已經有了淨輸入。這是什麼意思?就是說從科學上已經驗證了這是可行的,但是工程上可不可行還不知道。

我們產生的磁籠子是用常規銅線做的,消耗了大量的能量。怎麼才能不消耗能量呢?如果把溫度降下來,一旦電阻等於0的話,消耗的能量頃刻之間就降到0,那麼我們就非常容易地拿到了聚變能量。

說起來容易做起來難。我國很多年前就開始做聚變了。託卡馬克不是中國人的發明,是蘇聯人的發明,他們概在1989年的時候有意把一套馬克裝置送給中國。當時我們所長說這是一個很好的機會,因為當時我們啥都不會。於是就用400萬人民幣的羽絨、瓷器、中國家具換來了一個1800萬盧布的裝置。

當時這個裝置還是比較好的。為什麼?因為在那時候,一個盧布相當於3.6美元,我們花了一年半的時間把它全部拆掉,又花了兩年的時間把它裝起來,在這上面做了大量的實驗,應該說還不錯。其他國家在這個裝置上面都只能做幾秒鐘高溫,而我們最多能做到60秒鐘一千萬度,因此成為了全國的十大新聞。

但是這還不行,還不能夠做到所有線圈的電阻都等於0,這時候我們就要做超導。什麼叫超導呢?就是要把上億度磁籠子的一團火球懸浮在-269℃的圈子裡面。想想看,等於說有兩個極端,一個溫度在108K以上——一億度以上,另一個溫度是非常冷的,4K,也就是零下269℃。這個是非常難的。

其次,一旦發生聚變的時候——比如氫彈爆炸,只要它發生爆炸的時候就會有強烈的衝擊波,它跟周邊材料(就是懸浮起來的也不行)發生強相互作用,所以控制要非常精確,精確到零點幾個毫米和零點幾個毫秒以下,否則只要一偏心,它就碰到什麼燒什麼。

這件事真是難,難於上青天。為什麼?因為美國人在60年代已經上了天、登了月,但是他們到現在也沒有做出一個能夠真正發電的人造太陽。

從能源的需求來講,中國比任何一個國家都需要能源。儘管我們相比來說很窮,但是我國幾任國家領導人都覺得這件事中國人一定要做。90年代初我們提出這個想法,在全世界率先做一個全超導的託卡馬克叫東方超環,能夠長時間地做到上億度,比太陽心部的溫度還要高五六倍!

在九五的大工程的國內一百多個提議中,該提議終於勝出,然後我們就開始做這樣的裝置。做這個裝置,第一就是要解決上億度和零下269度的矛盾。江澤民同志到我們所裡去的時候,他也問了這麼一個問題。

解決上億度和零下269度,很多技術必須要用在一起。首先,真正的上億度的高溫要用磁場把它懸浮起來,就是超導,上面全部是線圈。懸浮在中間以後,等離子那裡有個火球——蜘蛛俠那個球,溫度越高它越要到處跑。比如太陽,因為溫度高,所以太陽黑子來了。跑的過程中一定要想辦法控制住,讓它一定懸浮在中間,不能夠上下跑。在不亂跑的情況下,才不會把材料燒壞。

除此之外,能量的損失靠傳導、對流和輻射。最小輻射損失就是全部用真空,用五層真空實現了一億度和零下269度的結合。

在此之前全世界沒有人做過,因此所有的東西都需要我們自己做。當時國內的經濟不像現在這麼好,萬元熙院士帶領整個團隊做了整整十年,突破了很多難點,終於在2006年得到了等離子體,大概幾百萬度,但是它只有幾秒鐘時間。

我們想要實現的目標不只是幾百萬度幾秒鐘,我們想做得更長。難度在哪裡?材料!做聚變,幾乎都要用到當今地球上所有材料、技術的極致。比如說,其中要採取的材料是一種最硬的合金——鎢合金。在這個空間裡,我們要加上上億的溫度讓它懸起來,同時還要防止衝擊波。只要有衝擊波的強放射,就要趕快把它拿走、抽走。這裡用的大抽速是零下269度的低溫棒。

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中國聚變之路

有了裝置以後,我們就覺得應該去做一個更大的事情——驗證工程的可行性。

大約在1985年,儘管是冷戰的時候,裡根和戈巴契夫也談了一件象徵著人類美好前景的事情——在地球上建一個人造太陽。這個人造太陽是50萬千瓦,跟現在的發電站差不多。

談判確定一共有七方參加,歐盟佔最大一塊45%,其他的六方——中國、日本、美國、韓國、印度各佔9%,共出資100億歐元,要在法國Cadarache(卡達拉舍)建世界第一個真正意義上的人造太陽,叫國際熱核聚變實驗堆ITER。它要運行20年,即需要能夠在大規模的、幾十萬千瓦的基礎上運行很長時間。這就是要驗證聚變的工程可行性。到底規模有沒有這麼大,這麼大的規模以後行不行?這裡牽扯到特別多的技術。這是中國參加的一個最大的國際合作項目,價錢是100億歐元,其中中國佔9%,也是9億歐元,這是一個很大的數字。

首先它要形成的磁籠一共有18段,像橘子瓣一樣。這是什麼概念?波音747重量370噸,這一個線圈在360噸左右;價錢也是差不多的,波音747是2.6億美元,這大概是2.8億歐元。

我們國家在參加ITER之前是生產短樣的。繞這麼一個線圈,裡面要將近十萬米導線,重150噸。我們國家在參加這個國際合作之前,四十年之間只產生了36公斤短樣。

ITER使得國內的企業發展得非常好,已經形成了全世界最先進的技術,規模和產量也是最大的。西安的有色金屬研究院、西部超導公司現在一年可以生產150噸;除此之外,國內的核磁共振、GE的所有線幾乎超過一半都是ITER的材料在供應;還有我國航母的殲15的起落架,飛機落地的一剎那衝擊力非常大,所以對材料的要求非常之高,用ITER上面的材料終於解決了航母的起落架的問題。這是第一個例子。

(核導 圖片來源於李建剛)

第二個例子。剛才說的上億度的東西的第一層屏蔽叫核導,長得像多腳的怪獸一樣。它有多重?一百年前的艾菲爾鐵塔是7300噸,而這個有8000噸,所以這個材料要難得多。這是一種特殊的不鏽鋼,它首先要降到零下269度,同時它要耐強輻射,我們國家在參加ITER之前從來沒有生產過。參加ITER之後,通過跟國際合作,山西太鋼現在可以年產15000噸,得到了很大的發展。

儘管聚變能離我們還是很遙遠,但是通過國際合作,中間產生的過程和技術都能夠非常好地用在國民經濟上。

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未來中國的聚變到底怎麼做?

60年內實現商用

未來中國的聚變到底怎麼做?咱們的聚變到底什麼時候才能實現?

我們現在正在做實驗裝置、參加ITER,但是希望十年以後能建造中國自己的工程堆,這樣才能夠驗證發電。有了這個東西以後,在50年到60年之間就能商用化。

這是我們設計的中國工程聚變堆,裡面有一個主機裝置。這個設計象徵著大鵬展翅騰飛,象徵著人類追求聚變的夢想,象徵中華民族騰飛的夢想。

經過二三十年的努力,真正的人造太陽會冉冉升起,對中國來講,聚變的需求比任何一個國家都急迫。

1982年我到了合肥的一座非常偏僻的島上——董鋪島,一做就是34年。非常有幸,作為一個中國的科學家,每一任領導都到過現場,這給了我們很高的鼓勵,也包括俄羅斯的總理,他們都說過同樣一句話——中國需要能源,中國一定要在人類實現這種聚變的路上起到不可取代的作用。

50年前,人類就有個夢想——希望實現人造太陽。上大學的時候,我也有這個夢想。我希望在有生之年能夠做出人造太陽,讓沒有被文明照亮的地方被聚變能點亮。

作為一個中國人,我希望第一個聚變電站是最好的,而且必須要建在中國。

延伸閱讀:

5000萬度高溫,燒了101秒,中國這個黑科技又一次震撼了世界!

中國研製的這個可以改變人類未來的「人造太陽」,又讓全世界震驚了。

文 | 何方 瞭望智庫特約能源觀察員

本文為瞭望智庫原創文章,原文首發於2017年7月15日,標題為《5000萬度高溫,燒了101秒,中國這個黑科技又一次震撼了世界!》如需轉載請在文前註明來源瞭望智(zhczyj)及作者信息,否則將嚴格追究法律責任。

日前,中國科學院等離子研究所宣布,國家大科學裝置——世界上第一個全超導託卡馬克(EAST)東方超環再傳捷報:實現了穩定的101.2秒穩態長脈衝高約束等離子體運行(相當於穩定「燃燒」了上百秒),創造了新的世界紀錄。這是我國科學家集幾十年研究心血,取得的可控核聚變研究的最新成就,更是迄今為止,人類可控核聚變研究最先進的成果。

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拿什麼控制你,一億度的高溫

上世紀三十年代初,核聚變原理就被科學家們提出,該原理簡單卻引人入勝。想一想,兩個自然界中隨處可見的輕核結合在一起,就可以放出巨大的能量,而且還不產生任何汙染物,這簡直是人類理想的終極能源形勢。

隨著科技發展,科學家們認識到,氫的兩種同位素,氘(dāo)和氚(chuān)之間的聚變反應,是最容易實現的聚變形勢。這種核聚變已經在太陽上存在了數十億年,在原子彈研製成功不久,人類也實現了氘和氚之間的核聚變,這便是氫彈。

在核裂變反應堆開始源源不斷為人類提供核電時,科學家們就開始考慮研究核聚變反應堆,並期望在不久的將來實現聚變反應堆發電,一勞永逸地解決人類的能源問題。

但是,可控核聚變發生的條件極為苛刻。要發生可控核聚變,必須將反應堆維持在上億度的高溫,只有在此條件下,注入的氚和氘的布朗運動才會變得超級劇烈,或者說是狂暴,此時氘和氚的原子核才會碰撞在一起,發生核聚變,產生一個氦核和一個中子,同時放出巨大的能量。

不幸的是,迄今為止,人類發明的最耐熱的材料,也只能忍受數萬攝氏度的溫度,在一億度以上的高溫面前,一切材料都只能俯首稱臣。於是,研究核聚變便歸結為一個簡單的問題:用什麼東西約束住可控核聚變發生時的超高溫物質?

磁場!這是科學家們異口同聲的答案。利用磁場約束住上億度的等離子體,讓這團等離子體「懸浮」於磁場之中,這樣,就不需要耐高溫容器了。在這團受約束的超高溫等離子體中源源不斷地注入氚和氘,人類就可以實現可控核聚變了!

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搞可控核聚變:閉門造車玩不好

從上世紀五十年代開始直到今天,科學家們在可控核聚變方面的研究的最主要工作,就是尋找一種可靠的,可以約束超高溫等離子體的裝置。

在可控核聚變研究開始之初,世界各國都認為可控核聚變很容易實現,都在絕密的狀態下開始了可控核聚變研究,他們都希望自己成為最早掌握這一先進能源技術的國家。但是,經過多次失敗後,各國科學家才發現可控核聚變實在是難以實現,不得不進行國際交流。

大約在1958年前後,各國可控核聚變研究方面的交流已經變得充分,他們驚訝地發現,遇到的都是類似的問題。這意味著,研究可控核聚變,面臨的不是簡單的技術問題,而是理論問題,這種情況下,只有世界科學家聯合起來,才能掌握可控核聚變技術。

也就是從這個時候開始,世界可控核聚變研究變得公開,開始重視國際交流,世界各國進入一種良性競爭的狀態,即各國都開始在可控核聚變方面努力,並不斷公開自己的最新研究成果,一方面讓各國同行少走彎路,另一方面凸顯本國科研實力。

相對其他國家的可控核聚變研究都是在氫彈研製成功之後,我國可控核聚變研究起步很早,始於1955年。這一年,我國著名核物理學家李正武剛回國不久,在他的建議下,我國開始了可控核聚變的研究。

1959年,我國新建了核聚變研究裝置,取名「小龍」,新的裝置屬於脈衝壓縮/磁鏡裝置,這個裝置效果較好,一直使用至1969年才關閉。

同一時期,與李正武同期回國的科學家孫湘,在1962年初的「第一次全國電工會議」上報告了自己的研究成果,並將研究論文發表在1965年的《物理學報》上,這是我國可控核聚變研究最早公開發表的文獻之一。

60年代初,在著名物理學家、1956年回國的王承書的倡導下,我國開始建設「仿星器」裝置。只是受不久後的「文革」影響,該裝置沒有達到試驗目的,以失敗告終。

這一時期,我國的可控核聚變研究的指導思想是「小規模多途徑探索」,這一階段共建造了9個可控核聚變研究裝置。但是當時由於國內生產技術落後、對外封閉、科技信息交流不暢等客觀因素,這些裝置在沒有「約束場」繞組的情況下,均沒有獲得可供物理研究的等離子體。不過,這些研究還是給我國培養了一批可控核聚變的研究人才,也取得了許多研究成果,為我國後續的可控核聚變研究奠定了基礎。

上世紀60年代末,蘇聯科學家阿爾齊莫維奇發布了託卡馬克磁約束方案,人類第一次利用磁場約束住了超高溫等離子體,讓科學家們第一次看到可控核聚變的曙光。所謂託卡馬克裝置,英文為TOKAMAK(由俄語中的「環形」「真空」「磁」「線圈」四個單詞的縮寫構成),即用水平和垂直的兩個線圈構成真空磁場、約束等離子體的裝置。

託卡馬克磁約束方案自發布以來,成為了世界可控核聚變研究最熱門的方向。迄今為止,世界各國共建造了上百座託卡馬克裝置。1970年末,我國的託卡馬克裝置HL-1,也就是俗稱的「中國環流器一號」正式立項,1984年完成裝置工程聯調,1985年正式投入物理實驗研究。

1986年,中國環流器一號的初步實驗結果在日本京都國際原子能機構主持的國際聚變能學術會議上公布,大會在總結報告中表示了對中國同行的祝賀,受到了國際聚變界的普遍關注。這也側面證明,這一時期,我國可控核聚變的研究已處於世界領先水平。1992年中國環流器一號關閉後,改進的中國環流器新一號於1994年投入試驗運行,直到2001年關閉。接著,中國環流器二號又投入了運行。這些裝置的建成和研究,讓我國漸漸成為世界上可控核聚變研究的先進國家。

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搞「人造太陽」:原先人家不帶我們玩 現在是我們帶著人家玩

1985年,美、蘇、日和歐共體(歐盟前身)開始籌劃建立可控核聚變國際合作項目(ITER),以便這些老牌發達國家能夠掌握人類未來能源形勢,繼續保持技術優勢。

很遺憾,那個時候由於我國國力有限,沒有加入這個項目的機會。

但強國之間的所謂合作事實證明也是同床異夢。

由於後來蘇聯解體和歐美日內訌,且各自隱瞞自身關鍵技術等,這個計劃一直沒有實質性進展。直到2003年,世界再次面臨能源危機,這個項目才再次被人提起。此時的中國,國力相比1985年已經空前提高,而且對先進技術的渴望也越來越強烈。因此,我國攜可控核聚變研究的多年成果和經濟實力,成為最先加入這個項目的國家。

可控核聚變國際合作項目(ITER)的目的,主要是建造一座託卡馬克試驗裝置,讓人類首次實現實驗室中的可控核聚變。

原始的託卡馬克裝置有著其天然的缺點,因為託卡馬克裝置越是接近實用,需要的磁場就越大,而磁場越大,需要的電流也越大,這簡直就是水和面問題的翻版。

但是,由於磁場線圈電阻的存在,使得電流增加到一定程度時,線圈的損耗會急劇增加,甚至會燒壞線圈。這個缺點差點判了託卡馬克裝置死刑,直到超導技術的出現,才解決這一問題。

國外使用超導線圈的託卡馬克裝置一共有三臺,分別來自法國、俄羅斯和日本。但是這三臺裝置都只有水平線圈是超導的,而垂直線圈依然是常規線圈。這其中固然有成本的問題,但技術問題還是主要原因。

而世界上第一臺全超導託卡馬克裝置是由我國科學家獨立設計和建造的東方超環(EAST),俗稱「人造太陽」,它是世界上最早的水平和垂直線圈均為超導線圈的託卡馬克裝置。不僅如此,東方超環還第一次採用了非圓形垂直截面,在不增加環形直徑的前提下增加了反應體的體積;第一次採用了液氦無損耗的超導體系,實現了液氦這種昂貴冷卻劑的高效利用;同時還是世界上第一個擁有主動冷卻結構的託卡馬克裝置。

東方超環在2007年建成啟動後,一舉成為可控核聚變國際合作項目(ITER)最重要和最先進的試驗裝置,此後,各國科學家紛紛來我國開始科學試驗。這也使得我國成為可控核聚變國際合作項目(ITER)的領導者。

東方超環是集我國五十多年可控核聚變研究之大成的裝置,該裝置自建成以來,就不斷開創人類可控核聚變研究的新高度。

2012年,東方超環獲得了超過400秒的2000萬攝氏度高參數偏濾器等離子體,獲得了穩定重複超過30秒的高約束等離子體放電,這改寫了國際上最長時間的高溫偏濾器等離子體放電和最長時間的高約束等離子體放電的紀錄,標誌著我國可控核聚變已經代表了國際可控核聚變研究的最高成就。

而本次「東方超環」在全球首次實現了5000萬攝氏度等離子體持續101.2秒的長時間放電,再次創造了人類可控核聚變研究的新高度。

東方超環(圖片來源於網絡)

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廉價、高效、清潔的能源驅動

可控核聚變國際合作項目(ITER)的目標是在歐盟建造一座可持續運行的託卡馬克裝置,這一裝置目前正處於建造過程中。值得一提的是,這個裝置雖然比東方超環規模要大,但是不論是其超導線圈技術,還是其非圓形垂直截面,都是參照的東方超環的技術。甚至可以說,東方超環是比該裝置早誕生十年的原型裝置。

國際可控核聚變裝置的非圓形垂直截面(圖片來源於網絡)

該可控核聚變裝置的運行也並不複雜。

超高溫等離子體被約束在磁場中,維持可控核聚變發生的超高溫條件,接著,少量的氘和氚被作為點火燃料注入至反應體中,發生核聚變反應。核聚變反應生成氦核和中子,並放出聚變能。聚變能大部分被反應堆周圍的導熱裝置吸收並進入能量轉換和傳輸裝置,轉變為電能,少量的聚變能將繼續在反應體中,維持核聚變反應的超高溫狀態。

此後,只需要持續的向反應體中供應氘,可控核聚變便可以一直持續下去,並源源不斷地產生完全清潔的、高效的聚變能。

可控核聚變所需要的燃料氘大量存在於自然界的普通水中(所謂重水即是氘水,重水提取自普通水中),生成燃料氚的鋰在自然界中也分布廣泛。核聚變反應不會產生有害放射性物質,不會造成環境汙染,是人類最理想的能源形勢。

未來,可控核聚變終將成為現實,到那時,我們將擁有取之不盡,用之不竭的清潔能源,我們將再也不必擔心化石能源枯竭問題,再也不用擔心溫室氣體導致大氣變暖問題,也不用擔心目前核電的放射性問題。在可控聚變能的基礎上,人類將徹底自己的生產和生活方式,我們的生活將被廉價、高效、清潔的能源驅動,快速前進。同時,聚變能將給人類太空探索提供強大的驅動引擎,讓星際遨遊再也不受動力的困擾,到那個時候,走出地球、殖民太空將不再是科幻小說的情節。

從火把到蒸汽機,再到電氣,人類歷史上每一次能源革命,都導致了人類文明的革命。未來,誰能率先掌握可控核聚變技術,誰就將引領人類文明的革命。

幾十年如一日,我國可控核聚變研究從未落後、從未停滯、不斷超越,已經走到了國際可控核聚變研究的最前沿。未來人類必將完全掌控可控核聚變,而從目前各國可控核聚變研究的進展來看,最先掌握可控核聚變技術的國家必然是中國。

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總監製:王磊

監製:夏宇

責編:戴麗麗 李逸博

編務:張明麗

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  • 中國這個黑科技又一次震撼了世界
    ),原標題為《中國「人造太陽」實現1億度運行,這是可能永久解決能源問題的黑科技》。非常有幸,作為一個中國的科學家,每一任領導都到過現場,這給了我們很高的鼓勵,也包括俄羅斯的總理,他們都說過同樣一句話——中國需要能源,中國一定要在人類實現這種聚變的路上起到不可取代的作用。50年前,人類就有個夢想——希望實現人造太陽。上大學的時候,我也有這個夢想。我希望在有生之年能夠做出人造太陽,讓沒有被文明照亮的地方被聚變能點亮。
  • 煤和石油是如何形成的?
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    、石油和天然氣,這些化石燃料是現代文明的重要基礎,可以說沒有了它們,也就沒有了現代文明。對於這個問題,目前還沒有準確的答案,但根據現在已知的情況來看,研究人員普遍認為地球上的化石燃料大概還能用兩三百年,這不由得讓人擔心,在不太遙遠的未來裡,當地球上的煤、石油和天然氣全部用完了之後,人類又該怎麼辦?下面我們就來討論一下。
  • 煤、石油、天然氣還能用多久,用盡後,人類的生活會是什麼樣子?
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    煤主要是遠古時期的植物死亡後轉變而來,這點在學術界沒太大爭議;關於石油的形成,目前有生物成油說和非生物成油說,並且涉及到陰謀論什麼的,一時半會也沒有定論。煤和石油是當今世界最重要的化石燃料,化學成分都很複雜,但主要還是以碳氫化合物為主,都被認為是不可再生能源,人類能夠開採和使用的煤和石油將會越來越少。
  • 地球上的石油可供人類使用多少年?科學家:150年或是一個大騙局
    自工業革命以來,石油作為使用範圍最廣泛的礦產資源,對於任何一個國家而言,都意義重大。無論發展經濟還是科技,都離不開石油。然而,也因為人類依賴石油。就促使石油逐漸變成一種不可再生能源了。儘管石油的原材料離不開氫、碳等元素,但人類開採石油的速度實在過快,地球上早已面臨著一個接著一個油田開採枯竭的結局。依照地球上石油的儲存量,石油最多還能供人類使用多少年時間呢?科學家給出的數字一直是飄忽不定的,最初是200年,又變成了150年,再到50年,當然也跟石油開採和利用程度相比20世紀多得多的原因。
  • 地球石油還可供人類使用多少年?科學家:150年或是一個大騙局
    自工業革命以來,石油作為使用範圍最廣泛的礦產資源,對於任何一個國家而言,都意義重大。無論發展經濟還是科技,都離不開石油。然而,也因為人類依賴石油。就促使石油逐漸變成一種不可再生能源了。儘管石油的原材料離不開氫、碳等元素,但人類開採石油的速度實在過快,地球上早已面臨著一個接著一個油田開採枯竭的結局。依照地球上石油的儲存量,石油最多還能供人類使用多少年時間呢?
  • 科學自信|人類可燃冰在中國試採點火成功,中國科技創新機遇迎來...
    中國可燃冰試採成功的意義,除找到石油的替代能源外,也協助找回了中國科研自信力!大飛機著陸,航母下水,天舟上天,量子計算初試之後,今天再次迎來了中國人帶給人類的大禮--人類新型化學能可燃冰可持續工業開採工藝。面對這樣的成功,至少中國可以不用再擔心,五十或一百年地球石油燒完後,人類只有吃生米了。
  • 如果中國造出永動機,將如何震撼世界?外星科技和地球科技的差距
    如果中國造出永動機,將如何震撼世界?外星科技和地球科技的差距!一種觀點認為,"永動機"現在是智障的綠帽標籤,哪個國家學術論壇或學生在談發明永動機,一般證明該國基礎教育存在嚴重缺陷。其實這話說得太絕對了,狹義的永動機不可能存在,但是廣義的永動機還是可以研製出來的,只不過技術差很遠,舉一個思路,利用原子能或者暗能量來實現。
  • 馬斯克的黑科技,在改造世界,改造人類?
    當地時間5月7日,馬斯克在參加播客節目《喬.羅根秀》時稱,腦機接口公司Neuralink或在一年內完成人類大腦植入,原則上可以修復任何大腦問題,包括提升視力、恢復肢體功能、治療老年痴呆症等。在2019年7月,腦機接口公司Neuralink就展示了用雷射在測試者頭骨上打孔,並將柔韌電極植入大腦的計劃。今年2月,馬斯克曾開玩笑說公司正在開發一個很棒的「新版本」。
  • 黑科技!中國能源取得重大突破,居全世界前沿,將造福人類百億年
    說到能源問題的時候很多人都是提高了精氣神,因為現在全球的狀況就是想要找到一種可以解決人類能源的問題,讓以後的生活能夠擺脫石油的控制權,如果中國在可控核聚變研究的一系列突破和領先,就一定會讓國民看到了國家和世界美好的未來。
  • 每年需用50億噸石油,維持不到一百年,「自燃冰」可替代石油嗎?
    人類進入了科技發展的道路,科技的快速發展實際上是能源消耗的過程。 只有提供足夠的能源,才能支持人類科學技術的不斷發展。 如今,能源已成為人們日常生活中必不可少的重要物質。 沒有能源,不僅科學技術的發展會停止,而且人類的生活也會受到很大的影響。地球是一個能源資源非常豐富的星球,除了大量的各種金屬資源外,人類科學技術的重要作用是石油。
  • 中科大校長:中國貧油少氣不缺煤,但很多省提到煤就怕!我們只能這麼...
    世界上能源結構的比例是三分之一左右是煤,三分之一左右是石油,再三分之一左右是天然氣,大概還有一部分是可再生能源。但是對於中國來說,情況就不一樣了。中國在能源結構中長期以來一直是以煤為主導的,甚至有些地方的煤可以達到80%。但通過現在這幾年的變化,我們使用煤的情況在能源結構裡面的佔比逐步降低了,去年煤的使用大概就佔到60%左右。
  • 文明的起源:1.新石器時代人類已開始使用的煤
    煤,黑黝黝的煤人類創造的世界光彩奪目,絢麗耀眼,令人讚嘆稱奇。它為什麼是現在的這個樣子?迎著陽光,在現代文明精緻的面龐和魁梧的身軀後面,有一條長長的影子,從那裡,可以看到歲月、歷史和長路。文明的起源:1.新石器時代人類已開始使用的煤在現代世界,煤的主要作用是什麼?
  • 國企公開課|馬永生:石油石化是朝陽產業 關係人類衣食住行
    6月11日,中國石化集團有限公司總經理、黨組副書記,中國工程院院士馬永生應邀為四川大學師生上了一堂題為《為美好生活加油 為中華民族爭氣》的國企公開課。馬永生認為,中國的石油石化是朝陽產業不是夕陽產業,目前已找到的石油和天然氣僅佔我國資源總量的30%和15%,仍有大量資源待發現。
  • 石油真的會枯竭嗎?困擾了世界整整幾十年,如今被中國公司打破
    眾所周知,石油資源作為人類社會生活中必不可少的一種傳統資源,自然有著舉足輕重的地位。據悉,自20世紀50年代以來,油氣資源在能源消耗總量中始終高居榜首,因此石油的消耗也成為了世界關注的焦點。石油資源真的會枯竭嗎?
  • 重磅文章:石油科技在井噴
    其中,中國石油集團下屬中國寰球工程、中國石化集團下屬四建和十建公司參與的「400萬噸/年煤間接液化成套技術創新開發及產業化」被評為特等獎;「複雜原料百萬噸級乙烯成套技術研發及工業應用」「複雜地質條件氣藏型地下儲氣庫關鍵技術及產業化」「深地複雜油氣藏鑽完井關鍵技術創新與工業化」獲評一等獎
  • 人類每年要用掉50億噸石油,只能維持不到百年,什麼能源可替代?
    其實石油能夠再用百年左右,已經是科學家做出的一個比較理想化的情況。如果在未來,人類對石油的需求不斷不斷增加的話,那麼石油可能只能夠供人類維持半個世紀左右。如果石油沒有了,那麼人類的工業,農業,生活等都將會受到重大影響,那個時候我們就需要一種新的能源來取代石油,那麼有什麼能源能夠取代石油呢?
  • 從「煤」到「布」:煤省山西布局紡織新材料產業鏈
    2020年中國紡織大會於12月22日—23日在山西召開。 張雲 攝中新網太原12月24日電 (記者 楊傑英)從「煤」到「布」,煤省山西積極布局紡織新材料產業鏈,實現了由「黑」到「彩」的時尚轉變。化學纖維是最主要的紡織材料,目前合成化學纖維的原料基本是石油,而同為重要能源的煤炭經過化學加工,同樣可以合成與石油基化學纖維性能相同的纖維材料。」中國紡織工業聯合會黨委書記高勇表示,「十四五」期間,中國紡織工業聯合會將調整戰略產業結構布局,從沿海地區向中西部轉移,相信山西未來在碳纖維產業發展方面將發揮極大作用。從「煤」到「布」,煤省山西積極布局紡織新材料產業鏈。
  • 煤是幾億年前的樹木演變而成的,石油是幾億年前動物屍體演變的?
    而這些植被在沒有人類的破壞下,死亡後會直接「落葉歸根」。經過成千上萬年的時間,死亡的植被堆積如山。這些植被在地質運動的時候,特別是地殼下沉的時候,被深深的埋入了地下。在地下那種高溫、高壓環境下,植物被碳化成煤。煤炭的多少,和初始植物堆積的厚度有關。厚度越高,煤層就越厚。當然了,現代基本上不可能再形成植物堆積層了,因為人類伐木的能力實在太厲害了。