人類為什麼要研究可控核聚變?

2020-12-06 鵬楊科普

歡迎大家閱讀本期的鵬楊科普,在前兩天的文章中給大家說了一下人造太陽的事情,其中我們說到了可控核聚變的問題,但我們並沒有談到可控核聚變的用途,沒有說到我們人類為什麼要花這麼大的精力去實現可控核聚變,若是實現了到底能有什麼作用?本期的內容我們就主要來說說可控核聚變的用途。

可控核聚變被我們人類稱為無限的清潔能源,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,而這些能源都是有限的,總會有用完的一天,所以我們就要想辦法來解決這個問題,而可控核聚變就是解決這個問題的答案,那為什麼說掌握了可控核聚變技術就會擁有無限的能源?核聚變是將較輕的元素融合為更重的元素來釋放能量,我們人類所使用的核聚變燃料和太陽現在燃燒所使用的燃料相同,都是輕核聚變。

之所以說是和現在太陽燃料相同,那是因為恆星在每個演化階段的中心核聚變燃料是不同的,主序星階段時是以氫為主燃料,準確點說是以氫的同位素進行聚變反應,而主序星過了之後其核心的聚變反應則會慢慢變為重核聚變,重核聚變啟動的條件要比輕核聚變啟動的條件更為苛刻,我們人類目前是無法啟動重核聚變的,而現在的太陽正處於主序星階段,所以和我們人類目前使用的核聚變材料相同,都為氘和氚,這個是太陽核聚變燃料的變化。

氘和氚是氫元素的同位素,氫沒有中子,氘有一個中子,而氚有兩個中子,這是它們的主要區別,當以氘和氚為核聚變燃料時,一個氘和一個氚就會結合為一個氦原子,融合時會有質量的損失,而根據核聚變反應釋放能量的機制,也就是愛因斯坦提出的質能關係,核聚變反應時的質量損失可釋放出巨大的能量,這個能量有多少呢?平均一克氘氚核聚變所產生的能量,就相當於8噸汽油釋放的能量,可想而知核聚變有多麼的強大。

說可控核聚變是無限能源是因為它們的總量有很多,氘和氚我們從海水中就可得到,這樣一來可控核聚變若是成功的話,我們將會以海水為能源來使用,一升海水差不多含有30毫克的氘,所以若是把一升海水的氘全部進行核聚變的話,那麼它所釋放的能量就相當於300多升汽油的能量,而海水中氘的總量約為40萬億噸,若按目前全世界消耗能源數量計算的話,全球海水中氘所產生的聚變能可供我們人類使用幾百億年,而太陽的壽命現在科學家預估大概也就是50億年,若是掌握了可控核聚變技術的話,我們的能源在地球滅亡時都是不會用完的,在這個意義上也就稱它為無限能源,我國的「東方超環」目前是屬於世界最前列的可控核聚變實驗裝置,它正在一步步走向成功,所以也相信在不久的將來我國一定會率先進入無盡能源的新時代,本期的內容就到這裡結束了,感謝大家的支持和閱讀。

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  • 為什麼要做人工太陽?可控核聚變為什麼是終極能源?
    最近中國科學界可謂捷報連連,嫦娥取土待歸、九章計算出世、可控核聚變也有重大突破,前兩個都談過了,今天就來談一談可控核聚變,俗稱人造太陽,提到核聚變,許多人自然就想到了核裂變,我也簡單說一說。首先澄清這個人工太陽主要是說明這個設施的原理,並不是一個太陽的替代品,畢竟太陽壽命還很長,而且別說地球,即使可以利用整個太陽系也造不出來第二個太陽。
  • 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
  • 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。
  • 可控核聚變是怎麼回事?清潔無汙染,還能為人類源源不斷提供能源
    基於這一點,可控核聚變被視為第一宇宙文明實現的標誌,而第二宇宙文明實現的標誌則是傳說中的戴森球。正如我們所知道的那樣,目前人類關於可控核聚變的研究還處於發展階段,同時人類也未能達到第一宇宙文明的標準。 那麼,到底什麼是可控核聚變呢?為什麼會將可控核聚變的實現作為第一宇宙文明實現的標誌呢?其實,對於核聚變,人們還是有一定了解的。
  • MIT最新研究進展-可控核聚變這是真的要來了?
    作者:佰思科學 |沈東旭 邱亞明我們都知道可控核聚變很重要,如果能邁過這個坎就是人類文明進步的一大步。同時大家也都明白,可控核聚變實現起來很難。就好像譚詠麟永遠25歲一樣,關於可控核聚變有個永遠50年的梗--不管到了什麼時候,你都可以說,可控核聚變還有50年就能實現了。
  • 什麼是磁約束可控核聚變,什麼時候才能商業化可控核聚變發電?
    無論是磁約束還是慣性約束核聚變,都是可控核聚變研究的重要方向,兩者本質上沒有什麼區別,都是控制氚氘等輕元素聚合成重元素的一種方式,但兩者的原理與過程卻大相逕庭,不妨來圍觀一下!但在地球上,如此的高溫或者高壓都難以實現,當然與超高壓相比似乎高溫還簡單一些,所以現在的可控核聚變都是往這個方向上靠攏!儘管磁約束與慣性在實現方式上各不相同,但基本不外乎就是滿足這兩個條件!
  • 如果實現了可控核聚變,人類生活會變成什麼樣?
    可控核聚變技術,就是其中最具潛力的一個。所謂可控核聚變,也就類似於現在太陽的燃燒方式。太陽內部其實一直在進行核聚變,並向外界散發能量,人類研究的可控核聚變技術也有一個形象的名字,叫做「人造太陽」,是一種無限接近永動機的理想能源。作為可控核聚變原料的氘和氚在海洋裡有很多,至少能用幾百億年,可以說是取之不盡、用之不竭的。
  • 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。
  • 新一代可控核聚變研究裝置建成放電
    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,標誌我國正式跨入全球可控核聚變研究前列,HL—2M將進一步加快人類探索未來能源的步伐。核聚變由氘、氚離子聚合成氦,聚合中損失的質量轉化為超強能量,這和太陽發光發熱原理相同,所以可控核聚變研究裝置又被稱為「人造太陽」。
  • 從核裂變到可控核聚變,幾字之差卻是巨大鴻溝
    這是多麼令人類神往的完美能源,要知道我們頭頂的太陽就是靠著核聚變反應維持的。所以如何利用核聚變為人工提供無窮無盡的能源,成為人類自發明火(化學能)、電(電能)後實現下一次文明飛躍的關鍵所在了。 那為什麼核聚變能的穩定獲取比之核裂變要難得多?其實氫彈也是運用,但那是破壞性的,不能持續為人類文明生存發展提供能源,就姑且不說了。
  • 科學最前沿的可控核聚變什麼時候能實現
    得到的回答都是應該還有30~40吧,40年前是這個回答,40年後的今天還是這個回答,雖然是這樣但可控核聚變依然是科學的最前沿全力研發的重要主題,因為它對我們來說實在是太重要了,為什麼說目前的可控核聚變研究並沒有那麼樂觀,為什麼可控核聚變非常的難,一旦成功了又意味著什麼。
  • 人類掌握了可控核裂變,為啥還要艱難開發可控核聚變,有意義嗎?
    簡單的說,就是可控核聚變比可控核裂變厲害多了,好處多多了。而且可控核裂變無法從根本上解決人類發展進程的能源危機,只有可控核聚變才能夠真正解決這個發展瓶頸。人類對能量的認識和利用是逐步推進的。在猿人時代,人類的祖先們茹毛飲血,連最基本的能源都不知道。
  • 可控核聚變實現了,會對人類社會產生翻天覆地的影響嗎?
    如果可控核聚變實現了,人類可能會更加謹小慎微地使用能量,因為我們的文明還不足以逃脫地球生態的自然選擇,破壞地球的平衡意味著災難甚至是滅亡。如果能達到卡爾達肖夫指數的2級文明(2級文明能夠利用行星所圍繞的恆星所有的能量),但實際上我們離達到1級文明(1級文明能夠利用行星的所有可用能量)還有幾百年。
  • 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。
  • 可控核聚變技術有什麼用?
    ,而隨著人類科技的發展,也逐漸尋找出了新的能源。其中一種能源就是可控核聚變,我們人類最開始認識到核能的威力還是在第二次世界大戰裡面,那強大的破壞力讓我們明白核能的威力,而原子彈運用的卻是核裂變,這種核裂變會產生大量的核廢料,也就無法作為長久之計。後面科學家們將目標放在了核聚變上。人類在可控核聚變技術上又一突破?未來可能實現太空旅行!
  • 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。其次是可控核聚變從真正開始研究到現在也才60年的時間,在這60年的時間裡,先驅科學家們一直致力於如何「約束」住高達幾億攝氏度的等離子體,因為要想發生核聚變反應,至少達到這麼高的溫度。可是當今最耐熱的材料不到1萬度也會熔化氣化,在利用磁場和慣性來完好約束等離子體的道路上,我們已經整整花費了60年。
  • 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。
  • 人類的可控核聚變時代-如您所想嗎?
    或許在所有人的印象中,可控核聚變就如石油開採一樣,永遠還有五十年,因此被認為這是一個騙局,相比之下可控核聚變的容忍度要高一些,因為普通民眾難以接觸到,但隨著ITER和EAST的不斷突破和大家的逐漸了解,似乎從來都沒有像現在這樣接近過可控核聚變中描述的美好的未來!
  • 可控核聚變是什麼?將引發第四次工業革命
    除此之外,因為第一次工業革命和第二次工業革命都是能源的革命,所以許多科學家認為可控核聚變將會帶來第四次工業革命。今天我們就來了解一下可控核聚變! 為什麼可控核聚變帶來第四次工業革命 我們首先要了解一下什麼是核聚變
  • 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?