就在近幾天,在合肥製造「人造太陽」裝置的EAST傳來重磅消息,該設備首次完成等離子中心的一億度運行,而去年實現電子溫度超過5千萬度等離子體方電,一直在進步。蘇三。雖然一直傳出重大消息,但是離可控核聚變還是很遠。可控核聚變能徹底解決能量缺失問題,是人類的理想。
早在愛因斯坦的年代,人們就從相對論中就知道,物體就算質量小也能放出大能量。可是具體怎麼做才能釋放能量呢?然後我們在量子力學中知道原子核的裂變和聚變就可以放出大能量。但是核裂變需要的材料在地球上太少了,而且能量比聚變少,汙染還大,並不是理想中的能源。不過核聚變就不一樣了,除了難控制外只有優點,材料可以靠用電離水得到,電離1克水只需要7塊錢,卻可以放出800萬度電,這些電市場價差不多是400萬元吧。
核聚變的原理就是兩個輕原子核融合成新原子核的過程產生巨大能量的。兩個輕原子核聚變需要先剝離電子,那麼什麼條件才能使帶正電的兩個互斥的原子核怎麼才能糅合形成新原子放出巨大能量呢?高溫就是這個條件,溫度本就是微觀粒子運動產生的,只有達到了可以讓核聚變發生的溫度,才能讓原子核們劇烈的運動,進而突破排斥力然後融合。
專家們研究出了慣性約束方法,神光三號的點火方法就是這樣。不過有什麼材料能抗住核聚變需要的千萬度的溫度呢?之後科學家們又研究出了磁約束裝置,利用磁場來約束帶電輕原子,讓它們碰不到容器,這樣就不會破壞儀器。電子脫離後,帶正電原子核群以及電子群就整體變成了中性,這是上文提到的等離子體。原子核在等離子體內部猛烈運動,互相的碰撞而產生的核聚變就像太陽裡發生的聚變一樣,因此科學家們把這種裝置也叫做「人造太陽」!這種裝置也稱作託卡馬克!
不過核聚變能完成不是最終目的,我們還需要轉化率,這是商業化要求。實際上,科學家已經可以簡單的完成可控核聚變,不過這個花費太大,只有效率提高了,才可能用核聚變的能量像用電一樣。
去年我們實現了5千萬度,維持時間102秒的等離子體放電,今年又突破了1億度,完成了期望中的目標的三分之一,離理想還是很遠,不過算是入門了。最大的一個問題是,中子輻射,帶電的都會受磁場約束,那麼中子不帶電在磁場裡不受約束怎麼辦?
高能量的中子碰撞儀器內部,儀器根本受不住,所以聚變沒辦法持續太長時間。不過這些只是工程學上的問題,所以理論上是可以完成可控核聚變的。科學家預測在2070年可以基本完成可控核聚變,進行發電。據預測,到22世紀,人類可以熟練的通過可控核聚變產生巨大能量。那麼到時候海水可以提供億年的燃料,所以以後無成本無限用電不再是夢。人類可以室內人工製造光合作用,然後就可以種糧食。還可以利用海水解決淡水資源短缺問題,還可以電解水給汽車產生燃料。到時候啊無限電力就可以把海水運到沙漠裡,以後的沙漠就會成為綠洲,不用一顆顆種樹木了…
到時候還可以無限發展機器人,人工智慧的大門打開,人類就可以避免做苦活累活,以後人類的生活都會不在忙碌,不用再用雙手幹累活,可以坐著享受著並工作著。不過這些都是後話了,可控核聚變的發展會給人類帶來的不僅僅是這些,還可以更多更多,以後我們還有機會去太空旅行,還可以改造火星,或許會有創造出新的生存地呢,這些都要靠科學家們了,我們一起對未來抱有期待吧!
據說我國人造太陽實現一億度,那麼多久才能可控核聚變呢