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The author:(作者)delv
published in(发表于) 6/4/2021 11:02:19 PM
能源无限的时代已经离我们不远了!

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突破100秒!

又一新世界纪录诞生了!

刚刚,新华社发布一条重磅新闻:中国的“人造太阳”,在1.2亿摄氏度下,成功“燃烧”101秒!

这标志着我国核聚变研究又获得重大突破,也为人类获得可控核聚变能源,奠定了商用的物理和工程基础。


有道是,字越少,事越大。

这绝对是我国一项重大科研成就。

不过很多小伙伴说,我认识每一个字,但是连起来却不知道什么意思,只是觉得很高精尖的样子。

这么说吧,原子弹运用的,是核裂变技术;氢弹,运用的则是核聚变技术。为什么一个小小原子弹,就可以毁灭一座城市?

原因就是爱因斯坦那个著名的质能方程E=mc2。

你们肯定听说了,当一个重原子分裂为两个轻原子时(核裂变),或两个轻原子融合为一个重原子时(核聚变),反应的过程会产生一点点的质量亏损,而这损失的一点点物质会变成巨大的能量释放出来。

这能量究竟有多大呢?

光速的平方倍!


但是,原子弹和氢弹,毕竟是当武器用的,那么,如果要和平使用原子能,用他们来提供能源,咋整?

核裂变的技术,反映条件比较简单,咱们已经搞定了,现在全世界的400多座核电站,用到就是核裂变技术。

但由于核裂变用的铀等原料,地球上储量有限,而且核裂变还有放射性隐患,所以,这个技术,局限性挺大的。

相反,核聚变技术,就相当完美,一方面,核聚变的原料氘氚都来自于海水,如果海水中的氘全部进行核聚变,释放出的能量足以提供人类上百亿年的能源需求,另一方面,核聚变反映过程,几乎不产生辐射,非常安全。

既然核聚变这么牛逼,为什么我们还没有掌握呢?

说到底,要产生核聚变,就得在高温高压的环境下,比如,在太阳中心,氢可以在 1500 万度K 的高温和 2000 亿个大气压的高压下聚变成氦。

而在地球上没有那么高的压强,要发生聚变,温度就需要达到上亿度。

但问题来了:一是如何将聚变材料加热到 1 亿 K 以上的温度。二是用什么容器来装温度这么高的聚变材料。

形象地说,如果把核聚变反应堆看成一个火炉,第一个问题就相当于「怎么点火」,第二个问题相当于「怎么保证炉子不烧穿」。

是啊,你用脚趾头想想都清楚,1亿度啊,这是啥魔鬼问题?啥容器碰到这样一个高温,不都得灰飞烟灭?

难啊难,难于上青天!

2

然而,梦想总要有的,万一实现了怎么办?

我们今天说的这个中国“人造太阳”,恰恰就把可控核聚变,做到了1亿度高温,还坚持了101秒。

神不神奇?牛不牛逼?壮不壮丽?

那中国科学家,是咋实现的?

先说说这个「怎么点火」的问题。

中国的办法,是靠低杂波电流驱动,也就是说,在欧姆加热的基础上,用高科技的大号微波炉辅助加热原料。

当然了,点火问题不是最难的解决的,最难的解决的,是「怎么保证炉子不烧穿」。

这方面中国也找到了办法,那是不用真的材料来当炉子外壁,而是靠磁约束,把它给框住。

具体说来,就是把聚变燃料做成等离子体,然后用多方向的超强磁场约束等离子体,让它们稳定悬空并高速旋转,不跟容器直接接触。

(全超导托卡马克装置 合肥)

这个装置,就叫「全超导托卡马克实验(EAST)」。

也许有人听了,觉得不过瘾、不使用:才101秒,不够两分钟,能解决啥问题。

别急啊,想想,我们的祖先在百万年前才学会用火,三百多年前才开始使用蒸汽机来替代牲畜,一百多年前才观察到原子内部的结构,而如今却能在地球上制造出比太阳核心温度更高的等离子体。

而这团等离子体维持时间还在不断延长,从刚开始的 50 毫秒,一直到持续101秒,能源工具的进化历程可谓是一日千里,如今,可控核聚变的实现已经离我们越来越近。

3

现在,知道为什么要研究人造太阳了吧?

因为,我们现在使用的化石能源和人造太阳相比,就像山顶洞人钻燧取火和发电机的差别。

这将是质的飞跃。

因为,可控核聚变一旦成功,这将是地球生物首次永久性地解决能源问题,化石能源时代涌现的石油短缺、环境污染问题都将一去不复返,人类夸将彻底摆脱能源束缚,掌控近乎无限的能源,朝着恒星级文明迈进。

如果说这些说法,还有点太虚无缥缈,我可以给大家举一些影视文学作品的例子。

比如说,钢铁侠胸口那个小型反应炉,其实就是核聚变装置,它看似十分微小,却能给钢铁侠战衣提供源源不断的能源,让钢铁侠上天入地拯救世界。

再比如,在大刘的三体里,也描述人类掌握可控核聚变后的世界:用于充电的电磁波充斥于城市而无需考虑能量的耗散,电就像空气一样不要钱,人类还可以制造以核聚变发动机为基础的宇宙飞船,进行星际旅行。

到那时,还跑中东抢什么石油啊,搞几桶海水,就够了,现在的很多社会难题也将迎刃而解。

可以说,这才是真正的黑科技,真正的科技革命!

而这一次,中国绝不会再落后于人!

更不会再受制于人!

所以,对于这次研发的科研人员,请收下我的膝盖!

你们真的了不起!

本文转载自公众号:财闻要参(ID:mofzpy),作者:要参君


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