可控核聚变是人类能源的下一阶段构想,目前正处在研究当中,还有许多的问题摆在面前,我们总提到可控核聚变还有多长时间问世,大家都会回答五十年之后,以现在来看,恐怕还得三十年,甚至更久。
核聚变是一种比核裂变更高效率地获取能源的方式,不可控的核聚变或者说是用自身引力控制的核聚变我们都见过,那就是头顶的太阳。而可控的核聚变就是咱们实验室中正在研究的那个。说起核聚变,我们能够想到的词就是“高温”、“等离子体”了,等离子体是物质的第四态,只要温度够高,原子中的电子就会脱离原子核的束缚成为自由电子,而原子成为离子,此时离子与自由电子共存,它们所带的电荷虽然相反,但是数量相等,故称为等离子体。
众所周知,等离子体温度很高,要想使其进行核聚变,那温度少说也得是一亿摄氏度以上,那么高的温度,人造的材料肯定无法包裹住,所以想出来一个办法,就是利用磁场以及惯性来约束等离子体处在特定的位置,以避免高温烧坏周围的材料。这种磁场约束装置以托卡马克装置最为杰出,世界上的核聚变实验室基本都以托卡马克结构来建造。
2017年7月份,我国位于合肥的全超导托卡马克装置(EAST)创造了一项纪录,实现了101.2秒稳定长脉冲高约束等离子体运行,这是世界上第一个约束达到百秒的托卡马克装置。2018年11月份,EAST又完成了一次创举,实现了“等离子体中心电子温度首次达到1亿度”。这些放在世界上都是了不起的成就,说明我们的可控核聚变研究是走在世界前列的。
可控核聚变有哪些优势?
核聚变所需的材料在自然界中很丰富,所以不需要担心原材料的问题,可以说是无限的,因此人们才称核聚变是无限能源。
核聚变相较于核裂变来说是比较安全的,因为核聚变反应条件很苛刻,一旦核反应堆体有破坏,那么核聚变反应就会当即终止。
核聚变反应过程中几乎没有辐射,产生的废料也没有辐射,所以大家称其为清洁安全能源。
若是可控核聚变研究成功,在短期内会有哪些“魔改”应用呢?
可控核聚变若是研究成功了,首先建造的是可控核聚变发电站,逐步取代传统的发电方式,成为一枝独秀。当然,这不算是魔改,题主想问的肯定也不是这个答案。然而,在可控核聚变研究成功的伊始,真的可以进行“魔改式”的应用吗?我看很难,几乎不可能。
我们大家可能会畅想应用在宇宙飞船、汽车、飞机、火车以及其它交通工具上,甚至畅想会应用在家庭生活中,这的确算是魔改,但是在研究成功后的短期内,这些根本没有可能性。可控核聚变装置是一个极其庞大的装置,它需要很多人进行维护,短期内根本无法实现小型化,你所畅想的钢铁侠那种的核聚变装置恐怕要在几百年之后才可能会实现吧。
文/科学船坞
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