東方超環實現1億度運行10秒,離可控核聚變又進了一步

2020-11-22 行者啊

近日據央視報導,中國自主設計的核聚變實驗裝置、被稱為「人造太陽」的東方超環日前取得重大突破,在1億度的超高溫度下運行了近10秒。要知道,太陽表面溫度才5500度,中心溫度也在2000萬攝氏度。這個溫度被稱為小太陽當之無愧。

實際上,太陽就是核聚變能量體,為太陽系內的所有行星輸送能量。目前人類研究的核聚變技術和太陽的核聚變一樣,所以東方超環也被稱為人造太陽。

人類已經掌握了不可控核聚變技術,而發展可以控制溫度的可控核聚變技術,就能夠將核聚變技術作為人類的一個新能源,徹底解決人類的面臨的能源枯竭問題。

俗話說,兵馬未動糧草先行,世界上很多問題的根源都是能源,只要解決了能源問題,世界爭端就解決了一大半。而能源技術進一大步,必然帶動人類進一大步。目前看來,這種技術進步最接近現實的是太陽能,最有潛力的就是可控核聚變。

相較於現有的以煤炭石油等化石燃料為主要原料的能源類型,這兩類能源技術汙染要小的多,特別是核聚變,除了比核裂變更加清潔,還更加安全。可控核聚變的諸多優勢,使所有國家不遺餘力地投入其中,將可控核聚變作為終極能源技術。

原料容易製取。

可控核聚變反應最基礎的原料是氘原子和氚原子。氚通過中子和鋰反應就可以大量獲取。而氘在大氣中含量不多,主要是在海水中提取,每升海水中蘊含的氘含量是0.03克。

核聚變原料熱值高。

0.03g氘可以媲美300升汽油釋放的能量。

核聚變原料取之不盡用之不竭。

海水裡蘊含著豐富的氘,地球上蘊藏著近10萬億噸可控核聚變原料,可以讓一千個電站使用上百億年。34噸核聚變原料經過核聚變產生的電能就足夠中國一年的全國用電量。

核聚變運行不產生核廢料。

核聚變的產物是能源中子和氦氣,沒有放射性。

可控核聚變更安全。

由於聚變反應需要的條件比較高,一旦發生事故,造成反應的等離子體約束破裂,聚變反應便會終止。因此,聚變燃料的保存運輸、聚變電站的運行都比較安全。

可控核聚變技術。

一條技術路線是超導託卡馬克裝置,利用磁約束控制等離子體發熱實現超高溫。「東方超環」EAST就是中科院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所自主研製的磁約束核聚變實驗裝置,是我國第四代核聚變實驗裝置。

另一條技術路線是雷射慣性約束,目前美國處於領先水平。

我國可控核聚變進展。

2017年,東方超環在世界上首次實現了5000萬度等離子體持續放電101.2秒的高約束運行,實現了從60秒到百秒量級的跨越。

2018年底,東方超環又首次實現了1億度等離子體放電,實現加熱功率超過10兆瓦,等離子體儲能增加到300千焦。

最近這次將1億度維持了近10秒,是東方超環取得的重大突破。如果能較長時間維持1億度的高溫,那人類距離解決核聚變商業化應用真的就不遠了。

與計算機摩爾定律每18個月性能翻一倍相類似,而聚變的發展速度差不多16~17個月翻一倍。但聚變還處於初級階段,所以距離實現商用還很遙遠。

歐盟、美國、日本和中國在核聚變的研究中各有所長。其中歐盟在大型託卡馬克裝置上最早取得關鍵成果,且託卡馬克裝置較多,同時也在開發其它概念的磁約束裝置。美國和中國在核聚變研究方面兩條腿走路,兼顧磁約束託卡馬克和雷射慣性約束核聚變的研究,且美國在雷射慣性約束方面擁有較為明顯的領先優勢。日本在託卡馬克的研究上處於領先地位,保持著重要指標的世界紀錄。中國在託卡馬克方面與前述發達國家相比還有一定差距,但具有後發優勢,不僅研究進展不斷加快,在雷射慣性約束方面也已經形成了一定的優勢。

另一項清潔能源進展。

近日,馬斯克宣布了關於商用太陽能發電的最新進展,利用2.6萬平方公裡電池板和佔地2.6平方公裡的電池儲能,就可以為美國963萬平方公裡的國土提供照明。也就是說,利用0.3%的國土面積進行太陽能發電,就可以解決全國大部分的能源問題。即使考慮到天氣和維度因素,太陽能發電佔用面積也不會超過國土面積的1%。

這一非常接近現實的數字這一數字,讓我們看到太陽能發電的前景,人類近幾十年就有望以對太陽能的直接利用為主要發電方式,其他發電方式為輔實現能源供給。

如果人類全面轉向使用太陽能,就意味著人類已經能夠擺脫地球本土資源限制,可以直接利用太陽系中的通用能源實現日常能源供給,說明人類已經邁開了擺脫地球走向太陽系的腳步,當人類掌握了可控核聚變技術,就意味著人類可以採用和太陽一樣的能源技術,說明人類不僅能夠走向太陽系,還具備了宇宙通用能源生產能力,為走出太陽系衝向宇宙打下能源基礎。

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  • 1億度維持了10秒!中國人造太陽核聚變技術取得重大突破
    「東方超環」是我國自主設計研製的磁約束核聚變實驗裝置,也被稱為「人造太陽」。據央視國防軍事頻道報導,我國大科學裝置「東方超環」近日取得重大突破,等離子體中心電子溫度首次實現1億攝氏度運行近10秒。「東方超環」是我國自主設計研製的磁約束核聚變實驗裝置,也被稱為「人造太陽」。核聚變被視為人類解決能源問題的終極方案,而要引發核聚變,需要上億度的超高溫度,但要利用它,則需要長期穩定運行。
  • 答疑解惑:可控核聚變上一億度的高溫是怎麼回事?是多大的突破?
    最近常常聽到一個消息,說我國的可控核聚變取得巨大的突破。成功的在XXXX萬度的溫度下運行了XXX秒。這些不可控的核聚變所產生的能量也就難以收集和利用了。目前人類能做到的最高利用率的不可控核聚變的利用方式很簡單——這就是光伏電池。
  • 如果可控核聚變實現無限能源,還有建設戴森球的必要嗎?
    而可控核聚變的原理,就是參照太陽內部氫原子聚變形成氦原子的反應機理,利用特殊的裝置,通過非常強大的磁場,將溫度高達上億度的超高溫等離子體進行約束,推動等離子體發生核聚變反應,在反應的同時釋放大量的能量。之所以可控,是指可以通過人為的方式,對這種能量的輸出進行控制,從而實現精準、持續、穩定的輸出。
  • 可控核聚變的原理
    首先說核聚變是輕的原子合併成重的原子,並釋放出能量的物理過程,氫彈爆炸和太陽發光都是這個原理。那利用核聚變做一個慢慢釋放能量的發動機使用就成了尖端科學家們研究的主要事情了,這就是可控核聚變。重點就是可控,目前有兩個難點,第一是溫度,聚變發生要達到一億度高溫,原子彈爆炸能產生一億度。高溫也可以用雷射來解決,雷射加熱是非常迅速的。
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  • 可控核聚變是否真的有傳說中的那麼美好?
    但很快,在研究聚變等離子體不穩定中科學家們發現,可控聚變反應研究所遇到的困難遠遠超出想像,我們知道太陽的溫度極高,其表面溫度就達到6000攝氏度,這也是太陽可以發生核聚變的一個原因,但是除了高溫外,太陽內部還有巨大的壓力促進核聚變正常發生,而地球上沒辦法達到那麼大的壓力,只能通過提高溫度來彌補,一般需要達到上億度。
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  • 「人造太陽」離圓夢又近一步——揭秘中國可控核聚變
    據段旭如介紹,在地球上利用核聚變能,要求在人工控制條件下等離子體的離子溫度達到1億攝氏度以上。「1億度是什麼概念?太陽的核心溫度大概在1500萬度至2000萬度;而地球上最耐高溫的金屬材料鎢在3000多度就會熔化。1億度,已經超過太陽核心溫度的5至6倍了。」
  • 新一代「人造太陽」反超美國,中國會不會率先實現可控核聚變?
    目前世界上的可控核聚變的研究,主要都是在用磁力約束。要用磁力約束核聚變反應,也並不容易,畢竟裡面的粒子都是高溫高速在運動的,可以說是非常的不穩定。直到1954年,蘇聯科學家做出了世界上第一臺託卡馬克裝置,即T-1。情況才有所改善。到1968年,T-3的等離子體成功超過了一千萬度後,世界各國才開始跟進,之後託卡馬克裝置就成為磁力約束可控核聚變的主流技術路徑。
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    據央視等媒體4月3日報導,我國自主設計的核聚變實驗裝置「東方超環」最新實驗取得重大突破,實現了在1億度高溫之下運行10秒鐘的目標。目前的可控核聚變實驗裝備一般被叫做全超導託卡馬克核聚變試驗裝置,又被叫做EAST,「東方超環」是中科院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所自主研製的磁約束核聚變實驗裝置,它也是全世界第1個全超導託克馬克裝置,是我國第四代可控核聚變實驗裝置
  • 2億度高溫運行,用之不竭的能量,可控核聚變也許還需要50年?
    如果有一天人類實現可控核聚變,也許電費真的可以不要錢,當核聚變可以小型化,用在宇宙飛船上,那我們就可以非常低成本地前往月球甚至火星遊玩,在別的星球上建立家園。這一天何時到來呢?先來說可控核聚變,1932被提出,1950年開始研究,也就說核聚變的歷史和晶片的電晶體一樣,但是晶片已經有了翻天覆地的改變,但核聚變仍舊沒有摸到門檻。
  • 「人造太陽」離我們有多遠?中國核聚變裝置環流器二號明年運行
    太陽靠著內部不間斷的核聚變,源源不斷的向外輻射著能量。如果我們能模擬太陽,利用核聚變的原理在地球人造太陽,是不是就解決了困擾人類的能源問題?人類其實很早就利用了核聚變,就是人們耳熟能詳的氫彈,但是氫彈的核聚變是不可控的。自從美國1951年5月爆炸了第一顆氫彈,人類就開始把可控核聚變作為人類能源解決方案的終極目標。
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    中國科學院等離子體物理研究所今天宣布,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,創造了新的世界紀錄。
  • 中國「人造太陽」達1億度以上運行,使用「核聚變能」還有多遠?
    中國現在「人造太陽」達到1億度以上運行,這意味著我國核聚變技術又上升到一個新的臺階。什麼樣的裝置能耐如此高溫?距離世界先進水平還有什麼差距?此前,中國科學院等離子體所2018年11月12日發布消息,我國「人造太陽」項目獲得重大突破,首次實現加熱功率超過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。不過,按照現在的研究進展,人類實現聚變能的商業化應用至少還要等到2035年以後。
  • 太陽核聚變只要1500萬度,可控核聚變卻要1億度,這是什麼原因?
    稍懂科學常識的人都知道,太陽一直是依靠核聚變源源不斷的產生著巨大能量,我們才能夠得到它的光和熱。太陽中心溫度只有1500萬℃,就可以維持源源不斷的核聚變。可一些科學報導總說,現在正在試驗的可控核聚變溫度達到了1億℃,這又是為什麼呢?為什麼不可以像太陽那樣,用較低溫度實現可控核聚變,這樣不是容易很多嗎?
  • 在1億度超高溫度下運行近10秒
    央視報導,中國自主設計的核聚變實驗裝置、被稱為「人造太陽」的東方超環日前取得重大突破,在1億度超高溫度下運行了近10秒。「東方超環」EAST是中科院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所自主研製的磁約束核聚變實驗裝置,是我國第四代核聚變實驗裝置。
  • 1億度,20秒,韓國人造太陽打破中國紀錄,人類的救命稻草?
    ,該國的人造太陽試驗裝置——韓國超導託卡馬克先進研究(KSTAR)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。而此前的紀錄,是由中國的東方超環在今年4月剛剛創造的——1億度,近10秒。
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