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中国可控核聚变取得突破,这次不是50年了!可压缩到15年内

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  当石油用完后,人类将面临巨大的能源危机。人类目前处于0.72级文明,如果要提高文明等级,必须要掌握可控核聚变技术。

  可控核聚变是人类目前唯一能一劳永逸解决能源危机的黑科技,是人类走向星辰大海的第一步,寄予着全人类的重望。

  

  当我上小学的时候,课本上讲:可控核聚变预计还有50年实现,我那时候计算了一下,大概要到2055年。

  当我上高中的时候,新闻报道可控核聚变预计还有50年才能实现。

  2018年,中国人造太阳“东方超环EAST”已经实现一亿度运行。可是两年前的报道依旧是50年后实现可控核聚变。

  为什么可控核聚变永远需要50年?

  因为人类在可控核聚变上还没有取得突破性进展,科学家还没有自信和把握,只能给大众一个模糊的时间节点!

  人造核聚变反应是模拟恒星内部氢元素聚变反应释放大量能量的过程。所以可控核聚变也被称为“人造太阳”

  告诉大家一个好消息,中国可控核聚变在上个月已经取得重大突破,甚至是阶段性胜利。有望在2035年实现可控核聚变的商业化。

  

  简述一下可控核聚变的历史,就明白我国上个月成果的重大意义。

  一切从爱因斯坦的质能方程E=MC²说起。不要管这公式怎么推导,反正无数实验已经验证它的正确性。

  质能方程告诉我们,质量会变成能量,亏损多少质量,其释放的能量要乘以光速的平方。再小的质量亏损一旦乘上光速平方,其释放的能量也会是十分巨大的。

  

  重元素会裂变成轻元素,同时会亏损一部分质量,这些质量会以质能方程的形式释放出来,这也是原子弹的基础原理。

  但是轻元素之间也会融合成较重元素,这是核聚变,其造成的质量亏损比核裂变更大。

  所以聚变反应释放的能量要比裂变大得多。

  怎么让氢元素聚变呢?

  目前最轻的元素是氢元素,让它们聚变成氦元素就行了。

  可控核聚变装置只做三件事:高温,高压,高浓度

  把一堆氢元素放到一个密闭装置内,如果什么都不操作,它们几乎不可能聚变成氦。

  

  如果密闭装置内的温度不断提高,氢元素就会加大运动的剧烈程度。因为温度的本质就是微观粒子运动剧烈程度的表现。

  温度越高,氢元素运动越剧烈,氢原子与氢原子的撞击就更加剧烈。

  但是这还不够,如果氢原子之间的距离很大,那么撞击的效果就会被稀释,所以需要缩小氢原子之间的距离,也就是加压。

  这时候氢原子之间的距离很近,况且温度还高,撞击就会十分剧烈,其中一部分就会撞击融合成氦原子并释放能量。

  但是这效率还是不够,我们可以增加装置内氢原子的密度,也就是浓度。这样一来,氢原子就更多,更拥挤了,再加上高温,那聚变成氦的效率就更高了。

  这就是可控聚变所需的高温,高压,高浓度。

  高压和高浓度好解决,关键是高温。目前可控核聚变装置需要的温度在亿度的量级上。

  2018年,中国可控核聚变首次实现一亿度运行。但是我们的目的是用可控核聚变发电。

  

  

而就在2020年12月4日14时02分,新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装置(HL-2M)在成都建成并实现首次发电,标志着中国自主掌握了大型先进托卡马克装置的设计、建造、运行技术,为我国核聚变堆的自主设计与建造打下坚实基础。

  也就是说,中国可控核聚变终于发电了。但是目前还不能商业化。因为维持可控核聚变所投入的能量远远大于可控核聚变发电产生的能量。

  也就是说目前是投入远大于产出。

  中国可控核聚变分三个阶段

  短期目标:2015—2021年,实现可控核聚变首次发电,目前已经提前完成。

  中期目标:2021—2035,提高可控核聚变效率,降低投入,提高产出。

  远期目标:2035—2050年,可控核聚变投入开始小于产出,商业化具备条件,并且开始在各地建造可控核聚变发电站。

  所以可控核聚变真正要实现就要看未来15年内中期目标能否实现。一旦实现,那么可控核聚变不再需要50年,只需15年就能看到希望。

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