一天內公布三大世界頂級科研項目，可控核聚變應用世界之巔的基礎

2020-12-07 皇家橡樹1972


12月4日，我國在一天內最近就公布了三項具有世界級最前沿科學的工程項目：「嫦娥五號」去月球標本返回、「九章」量子計算機樣機、「環流器二號」核聚變裝置（託克馬克）首次放電，這三大項目均為第四次工業革命的重要組成部分，我國能否在本世紀下半葉實現偉大復興就靠他們了！


在這三大項目當中，「嫦娥五號」和「環流器二號」可控核聚變裝置，是有著非常緊密聯繫的。

有看官會問：可控核聚變是什麼，為啥用它發電？所謂可控核聚變最直接的產物就是氫彈，它是以氫的同位素氘和氚為核爆炸燃料，先由原子彈做「核引信」（核扳機）爆炸之後產生的接近5000萬攝氏度的高溫點燃氘和氚後，形成更大的熱核反應…也就是用核裂變轟擊核材料形成核聚變。


我國第一枚氫彈爆炸時的情景，左上角為太陽，極強烈的核爆炸光芒把太陽都給遮蔽了！

由於核聚變反應所產生的能量極大，在氫彈理論和氫彈研製成功之後，科學界就開始核聚變利用的問題，就像原子彈爆炸之後，利用裂變理論衍生出來了核電站，但在核聚變應用上遇到了極大的技術難題。

首先，核聚變會產生高度一億攝氏度的高溫，這樣高的溫度沒有任何材料可以承受，沒有可承受高溫的材料也就沒法製造出來設備，這也說明核聚變目前控制不到材料可承受的溫度，比如說：降到1000℃，但目前在可控核聚變的研究上有了一些進展，估計50年後會初步掌握。


可控核聚變技術攻關的同時，核聚變材料的可靠和穩定供應也是讓人頭痛的問題。

氘和氚是核聚變最基礎的材料，但它們是氫的同位素提取它們非常困難，並且氚是帶有放射性的，提取困難還有危險性，不適宜作為安全清潔廉價的可控核聚變發電裝置使用。


從目前來看，可控核聚變最好的材料是氦3，它是氦氣的同位素，它沒有放射性使用上要比氚安全，很遺憾的是地球上氦3的儲量也極少，月球上反而多得很，根據測算有120萬噸之巨，一種氣體達到這個規模確實驚人，更為誘人的是我國這樣的世界第一工業國如果電力絕大部分都來自於可控核聚變，一年只需8噸的氦3就足夠用了，全世界為100噸，月球的儲量可以用一萬年，理論上來說可以一勞永逸的解決地球能源需求量的問題！而且將來應用的結果就是工農業生產「零電價」，有了可控核聚變能量儲存器的交通工具理論上來說在太陽系內想去哪就去哪。


也正是因為月球上的氦3資源的豐富，科技強大的國家都把探月當成一項國家級工程，目的就是將自己的探月器發射上去，找到月球上氦3儲量最厚的巖層（這也就是為啥美國想得到「嫦娥五號"月球標本的原因)，便於將來自己去開發，但到目前只有三個國家具備將月球探測器發射到月球表面。

月球土特產轉移至返回器內，估計明天就要返回到「四子王旗」著陸場。

對於月球氦3的實際利用估計還會有至少100年的時間,但是前期工作探月和可控核聚變的研究必須在50年內拿出初步成果，因為地球上的化石能源越來越少，使用量也越來越多，石油和煤炭枯竭了咋辦？就必須加大力度對這兩項工程的研究和應用，而研究這兩項工程需要舉國不斷的投入，稍稍有一點其他因素的影響就會退步俄羅斯和美國都這樣，而且資本的急攻進了也迫使這種長期研究堅持不下來。

總之，這兩大工程關乎今後100年的發展，誰能領引這兩項工程就能站在世界之巔。

相關焦點

  • 世界各國核聚變成就，中國處於什麼階段，未來我們會用上核聚變嗎
    這一新技術的應用，將極大的推進核聚變領域的科研進程。目前世界上只有美國掌握，處於一騎絕塵的地位。這是依據著雄厚的國力和國家競爭力集合了全世界的人才為美國服務的成果，箇中原因多重。俄羅斯 託卡馬克裝置的發明地，1954年，世界第一臺託氏裝置在蘇聯落成。1968年，世界上第一次等離子體由蘇聯獲得。這點燃了世界對新能源的夢想，各國先後建造了上百座託氏裝置。無論是理論還是實驗成果，蘇聯都是當時的世界之巔。英雄暮日，今天的俄羅斯，已經落後於世界很多了，沒有強悍的國力，無法支撐大國夢想。
  • 如果可控核聚變研究成功了,短期內會有哪些突破性的應用?
    核聚變是一種比核裂變更高效率地獲取能源的方式，不可控的核聚變或者說是用自身引力控制的核聚變我們都見過，那就是頭頂的太陽。而可控的核聚變就是咱們實驗室中正在研究的那個。2017年7月份，我國位於合肥的全超導託卡馬克裝置（EAST）創造了一項紀錄，實現了101.2秒穩定長脈衝高約束等離子體運行，這是世界上第一個約束達到百秒的託卡馬克裝置。2018年11月份，EAST又完成了一次創舉，實現了「等離子體中心電子溫度首次達到1億度」。這些放在世界上都是了不起的成就，說明我們的可控核聚變研究是走在世界前列的。
  • 中國可控核聚變已領先世界
    它叫EAST，是全世界最先進的探索可控核聚變的裝置之一。因為它的成功，中國人站在了核聚變研究的前沿。可控核聚變或許是能源領域的最大指望。從上世紀60年代以來，利用磁約束實現可控核聚變（託卡馬克），是各種實驗路徑中最有希望的一種。中國從上世紀90年代開始實施大中型託卡馬克發展計劃。太陽中的核反應就是核聚變,，所以可控核聚變又稱為"人造太陽"。
  • 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?
    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。我們不妨先了解一下核聚變的相關知識。 什麼是核聚變？ 核聚變的原理並不複雜，人類在20世紀30年代就開始進行核能相關理論的研究，並且以此為基礎研製了原子彈與氫彈等武器，其中原子彈是核裂變反應的典型應用，而氫彈是核聚變反應的產物。
  • 中國終於實現了可控核聚變
    核聚變託克馬克裝置特大科技新聞，我國的可控核聚變取得重大突破，咱們的人造小太陽首次實現放電了，我們離接近無線清潔能源，又近了一步，一旦實現可控核聚變發電，我們就可以完全擺脫對石油能源的依賴。，已經來到了一個引爆點，從這之後一定是一發不可收拾，科技成果遍地開花，沒有任何人再能阻擋我們前進的腳步了，就拿可控核聚變來說啊，取得進展的是成都的西南物理研究所，還有合肥的等離子物理研究所，在不同的核聚變路線上，也取得了重要的研究進展，可為喜事爆棚啊。
  • 為何應用可控核聚變還是遙遙無期？
    我們常常可以從新聞上看到專家稱可控核聚變實現應用還需要50年，這裡說的是應用，而不是工程階段，可控核聚變民用階段是個偽命題，至少在真正的可控核聚變研發出來後才能做到真正的預測應用時間。「人造太陽」——聚變工程實驗堆首先核聚變的物理基礎是等離子體物理
  • 為何應用可控核聚變還是遙遙無期?
    我們常常可以從新聞上看到專家稱可控核聚變實現應用還需要50年，這裡說的是應用，而不是工程階段，可控核聚變民用階段是個偽命題，至少在真正的可控核聚變研發出來後才能做到真正的預測應用時間。
  • 真正的頂尖黑科技,世界各國可控核聚變技術哪家強?
    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。
  • 從核裂變到可控核聚變,幾字之差卻是巨大鴻溝
    從19世紀末湯姆遜發現電子以來，人類逐步揭開微觀原子世界的奧秘。此後隨著各种放射元素的發現以及愛因斯坦著名質能方程的提出，為最終人類實現核能的應用奠定了可靠的科學基礎。1942年世界第一座核反應堆在美國誕生，隨後人類就加速了核能的應用進程，不過可惜的是首先應用於戰爭與武器，這就是美國在日本投下兩顆迄今唯一用於實戰的原子彈，隨後才是1954年世界第一座商用核電站在前蘇聯建成。 核能有三種形式，分別是核裂變、核聚變和核衰變，其中能為人類提供大量能量的是裂變能和聚變能。
  • 如果人類實現了可控核聚變,在短時間內會有什麼「魔改用法」?
    ，才能變得具有應用價值。顯而易見的是，光是「保本」是不行的，考慮到龐大的基礎設施以及後續的維護成本，科學家普遍認為，可控核聚變的「Q值」至少要大於50，才能算是真正實現了（當然這個「Q值」是越大越好）。做好了這個定義之後，我們再來討論一下，如果人類實現了可控核聚變，在短時間內會有什麼「魔改用法」？
  • 中國可控核聚變技術領先世界,未來依靠核聚變能飛出太陽系嗎?
    核聚變反應按照目前的科學理論，人類能夠實現的能源最高的利用是可控核聚變反應。要了解可控核聚變之前，我們就得先搞懂核聚變反應。我們都知道，原子是由原子核和核外電子構成的，而原子核又是由質子和中子構成的。所謂的核聚變指的就是原子核的融合，也被稱為核融合。
  • 在可控核聚變帶來的近乎無限能源的誘惑
    有人說這樣的研究即使取得進展，要為社會帶來實質性的好處，至少要50年或者隔幾代人，這個參考之前基礎科學的發現到應用的時間就能推測，建立國家晶牌以及對全世界人才吸引的方面就是立畢見影的紅利，這個時間窗口到2025年就會關閉，其他歐美日等科研強國就可以啟動同樣的計劃，建與不建以楊振寧和王哈芳的論戰為焦
  • 在可控核聚變帶來的近乎無限能源的誘惑
    有人說這樣的研究即使取得進展,要為社會帶來實質性的好處,至少要50年或者隔幾代人,這個參考之前基礎科學的發現到應用的時間就能推測,建立國家金牌以及對全世界人才吸引的方面就是立竿見影的紅利,這個時間窗口到2025年就會關閉,其他歐美日等科研強國就可以啟動同樣的計劃，建與不建以楊振寧和王哈芳的論戰為焦,我們當前是否應該花巨資去建設大型粒子對撞機,在此我要說明一點,楊振寧並不是完全反對建造這樣的大科學裝置
  • 中國大型可控核聚變裝置完工 中美競爭激烈
    可控核聚變是當代世界最前沿的科技領域，由於其對技術要求的極端苛刻，到目前為止仍處於前期預研階段，而且學術界有「核聚變距離成功永遠有25年」的說法。目前世界各國投入研究力量最大的是磁約束核聚變，而這其中託卡馬克裝置則被認為是最有希望在未來取得突破的一種可控核聚變發電裝置結構。而在託卡馬克基礎上研製的反場箍縮磁約束聚變實驗裝置(英文：Torus Experiment)則是這一領域的最新成果，美國在1999年投入使用的「國家球形環實驗」裝置是世界首個此類裝置。
  • 「人造太陽」離圓夢又近一步——揭秘中國可控核聚變
    從「出口」上說，可控核聚變的產物為氦和中子，不排放有害氣體，也幾乎沒有放射性汙染，具有環境友好的優點。「核聚變能一旦實現和平利用，地球上的能源將取之不盡用之不竭，因能源短缺帶來的社會問題可得到徹底解決，人們的生活水平也將因此而得到極大提高。」
  • 可控核聚變到底是什麼?
    可控核聚變被我們人類稱為無限的清潔能源，也就是說，若是掌握了可控核聚變技術，那我們就會擁有無限的能源來使用，從此不用再擔心能源缺少以及環境汙染的問題。我們現在所使用的能源主要來源就是石油和煤，而這些能源是有限的，他它總會有用完的一天，所以我們就要想辦法來解決這個問題。
  • 英公司稱實現可控核聚變僅需數年
    ）核聚變將在未來幾年內成為現實，而非數十年後。」該公司計劃，在2030年之前實現商業核聚變發電。「無論是對英國還是全球核聚變能源發展而言，今天都是重要的一天。我們向世界展示了首個由私企設計、建造和運行的一流的可控核聚變裝置。」David Kingham稱，ST40將證明，在結構緊湊、成本優勢明顯的反應堆中可以實現1億度的聚變溫度。「這意味著，核聚變將在數年而非數十年後成為現實。」
  • 新一代可控核聚變研究裝置建成放電 我國跨入可控核聚變研究前列
    來源：人民日報原標題：新一代可控核聚變研究裝置建成放電（創新前沿）本報北京12月4日電 （記者蔣建科、馮華）12月4日，我國新一代可控核聚變研究裝置「中國環流器二號M」（HL—2M）在成都正式建成放電
  • 揭秘中國可控核聚變:「人造太陽」離圓夢又近一步
    「核聚變能一旦實現和平利用，地球上的能源將取之不盡用之不竭，因能源短缺帶來的社會問題可得到徹底解決，人們的生活水平也將因此而得到極大提高。」段旭如說，像海水淡化、星際飛船這類工程，過去因耗能太大而令人們猶豫不決，而未來在可控核聚變能的支持下，都將能夠更快發展。不僅零汙染、用不完，可控核聚變還有另一個重要特點：固有安全性。
  • 六天中逆轉命運的中國核聚變
    這個項目由中國、歐盟、印度、日本、韓國、俄羅斯和美國共同分擔建設，是人類未來可控核聚變反應堆的原型，也是除國際空間站外最大的國際科研合作項目。一旦成功，就意味著人類徹底打開了核聚變發電的大門。鑑於門戶之見，有些西方科學家不相信蘇聯的技術，結果蘇聯公開讓英國科學家帶著最先進的紅寶石雷射散射儀現場檢測，發現比公布的數據還要好。於是，人類的核聚變研究基本跨入了「託卡馬克時代」。然而，可控核聚變還沒成功，蘇聯自己倒先「劇變」了。