中國人造太陽是太陽溫度10倍,是怎麼做到的,不怕裝置融化了

2021-01-17 小匡見科技

說到能源必須要提到石油,天然氣,煤炭等,這些都是礦產資源,礦產資源有很多的缺點,比如開採難度大,成本高,汙染大,最關鍵的是大多資源掌握在部分國家的手中。

為什麼美國印美元就可以全世界買買買,本質上很大程度靠的還是石油霸權,你不用美元我就不賣石油給你,你要怎麼做?

人造太陽如果成功商用或許就可以一勞永逸地從根本上解決能源問題,像以後石油,煤炭的地位重要性也就沒有那麼高了,順便還可以解決美國的石油霸權問題。

中國最新一代的人造太陽裝置建成並實現首次放電,那你知道說的放電是什麼意思嗎?

人造太陽並不是太陽,一聽說人造太陽有人認為是不是造一個發光發熱的裝置,也放入空中呢?之所以叫人造太陽是因為這個裝置產生的能量方式,和太陽產生能量的方式非常的類似,都是通過核聚變反應來產生能量的,大家最熟悉的氫彈也是核聚變。

說到核能自然要提到核裂變,比如原子彈,核電站,都是核裂變反應,裂變的意思就是一個變兩個,兩個變四個,如核電站就是用熱中子轟擊鈾235原子,之後就會放出2至4個中子,中子再去撞擊其它的鈾235原子又會分裂,這樣就源源不斷無窮無盡,也就可以源源不斷的產生能量。

核聚變

核裂變的好處就不用多說了,美國的航母,潛艇,甚至連火星探測器都用上了核動力,美國消耗的電能20%也來自核能,但核裂變有很大的缺點。

一是會產生很強的核輻射,還會有核洩漏的風險,如歷史上最嚴重的就是車諾比事件,核電站發生的爆炸產生的輻射相當於美國當初在日本廣島投下原子彈「小男孩」輻射的400倍。

二是會產生放射性的核廢料,這些核廢料可能幾十萬年,甚至幾百萬年以後還是具有放射性,目前的核廢料也沒有很好的處理方法,一般都是埋起來或者封裝好沉入大海,前不久不是說日本要把核廢料倒入太平洋,網上都評論日本沒有人性,這也說明了核廢料危害性是非常大而且非常難處理。

氫彈和太陽都是核聚變,與核裂變剛好相反就是多個變一個,氫彈就是用質量比較輕的氘氚原子核,聚變成質量相對較大的氦原子核,這個過程同時還會放出巨大的能量,比核裂變的能量還要大,一般人都知道氫彈比原子彈的威力更大。

車諾比事件禁區

相比石油,煤炭等有限的礦產資源,核聚變還有另外一大優點就是資源無限,如地球上70%都是水,而一升海水就有30毫升的氘,充分發生核聚變反應大約相當於300公升油釋放出來的能量,除非地球上大海乾涸否則就是取之不盡用之不竭的,這也是目前人類所認識到,可以最終解決人類能源問題和環境問題的最好方式沒有之一。

你也可以認為這就是更加安全,更加環保,更加完美的核電站。

氫彈是需要用原子彈才能引爆的,因為發生核聚變所需的條件就是要極度的高溫高密度等非常苛刻的條件,一般至少也需要達到幾千萬攝氏度,也只有原子彈的爆炸才能產生這麼高的溫度與壓力,即使核聚變裝置發生了洩漏,沒有極高的溫度與密度等條件也不會發生任何反應,更不會爆炸,所以車諾比的爆炸事件在核聚變上是不可能發生的。

雖然氘氚也具有放射性,但是放射性比較弱,並不會像核裂變的核廢料鈾一樣具有幾十萬年的放射性。

那麼核聚變有點這麼多,為什麼到現在也沒有搞出來核聚變的核電站呢?

核聚變有個很關鍵的點就是在於可控性,換個說法就是讓能量慢慢持續穩定長期的輸出,而不是像氫彈爆炸一樣把能量一下全部釋放掉。

2020年12月4號在成都建成的中國換流器二號M裝置,這個裝置運行的時候芯部溫度可以達到1.5億度以上,是太陽芯部溫度的10倍,那就很多人就非常好奇了,這麼高的溫度那什麼容器來裝呢?

中國換流器二號M裝置

中國的環流二號M裝置其實就是一個託卡馬克裝置,這是一個環形的真空裝置,有點像甜甜圈,甜甜圈外層是用線圈纏繞的,在課本的物理知識中就學過線圈通電會產生磁場,整個甜甜圈其實就是一個環形磁場,有了磁場帶電粒子只要一運動,如果不是垂直或平行於磁感線運動就會因為受到洛倫茲力之後就會向彈簧一樣的運動軌跡,螺旋式的往前運動。

中國新一代人造太陽首次放電,這裡說的放電的意思就是開機加熱,讓甜甜圈內的氣體變成等離子體,並不是說人造太陽開始發電了,而這些高溫的等離子體就在甜甜圈裡面不斷的呈螺旋式循環運動,而且還不會碰到甜甜圈的內壁,所以即使等離子的溫度再高也不會把託馬克裝置融化了。

中國換流器二號M裝置

說起來很簡單其實也有很多難題,如甜甜圈內部的溫度不斷升高即使不會被融化,也會產生熱膨脹問題,甜甜圈的內外側磁場強度可能有偏差問題等,都會導致等離子體跑偏,那甜甜圈還是有可能被融化掉。

上述問題都是需要大量科學家經過幾十年的長期攻克,人造太陽也不是中國單獨製造的項目,目前國際核聚變實驗堆計劃的參與者,除了中國還有歐盟,印度,日本,韓國,俄羅斯,美國,也是目前世界上規模最大,影響最深的國際科研項目之一,希望革命性的哪一天早點到來為全人類造福。

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