怪不得特朗普着急建设“月球反应堆”,想先中国一步抢占能源,原来是从前抢过没成功!
一直以来,美国都是以“世界霸主”的形象出现,而它们在科技、经济和军事各方面确实有骄傲的资本,只有前苏联能与之抗衡。
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不过这些年来中国却实现了赶超,从芯片到稀土,都渐渐拿回自己的主动权。如今还解决了美国几十年都没有攻破的技术难题,也难怪特朗普上火!
毕竟这个能源反应堆一旦建设完成,中国至少能用2万年的时间,足以称得上是“无限能源”了。
而且更厉害的是,这种新能源比传统能源好用太多了!
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以往提到能源都是电能、蒸汽能,近些年还有新能源,比如太阳能、风能等,可很少有人注意到,现在日常生活里早就用上了核能。
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在不少人的印象里,核能依然与核武器、核泄漏等危险词汇挂钩,毕竟日本福岛核事故的阴影至今还笼罩在人们心头。
所以只要想到核能,总觉得这种厉害、杀伤力强的能源应该用在武器、军事上,而不是民用领域。
可在不知不觉中,核能源早就渗透到日常生活里:从医院的放射治疗到城市供电,核能都以安全、高效的方式服务民生。
但要说明的是,现在常用的核能和我国新突破的“无限能源”,并不是一回事。
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现在核电站用的是核裂变技术,存在三个绕不开的问题,也是美国多年来想解决却没解决的关键瓶颈。
第一个是资源有限。
核裂变需要用到铀矿,这种矿产在地球上的储量并不多,而且提炼难度大、成本高。我国的铀矿储量不算丰富,长期依赖进口,这就等于能源安全攥在别人手里。
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第二个是安全隐患。
就算技术再成熟,核裂变反应一旦失控,就可能发生泄漏,福岛核事故就是例子,泄漏的放射性物质会污染土地、水源,影响几代人的生活。
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第三个是废料处理难。
核裂变产生的废料有很长的半衰期,需要特殊的储存条件,还要隔离上万年才能无害化,这对任何国家都是巨大的考验。
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而我国攻克的,是比核裂变更先进的可控核聚变技术,这正是美国追求了几十年却始终没突破的领域。
很多人可能会问,同样是核能,核聚变凭什么能称得上“无限能源”?
答案就藏在燃料和反应原理里。
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核聚变的燃料是氢的同位素氘,这种物质根本不用专门开采,在海水中就能提取。
有数据显示,每升海水中含有的氘,经过聚变反应释放的能量,相当于300升汽油燃烧产生的能量。
地球上海水的总量有13.86亿立方公里,仅海水中的氘就能供人类使用上百亿年,远远超过2万年的需求。
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对我国来说,只要掌握了这项技术,就再也不用为能源短缺发愁,这也是美国急于在月球建反应堆抢能源的核心原因——他们在地球上的核聚变技术跟不上,只能另辟蹊径。
但核聚变的研发难度,远超核裂变。要让两个带正电的原子核发生聚变,必须创造极端条件:
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首先要达到上亿摄氏度的高温,这个温度是太阳核心温度的好几倍。
其次要维持超强磁场约束,因为这么高的温度下,任何材料都无法直接承载,只能用磁场把高温等离子体“锁住”。
同时还要保证超高真空环境,避免杂质干扰反应。这几个极端条件要同时满足,还要长时间稳定运行,难度可想而知。
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美国在核聚变领域研究了70多年,一直被一个关键问题卡住:无法精准找到等离子体泄漏的位置。
他们采用的仿星器装置,靠外部绕组产生磁场约束等离子体,但磁场中总会有肉眼看不见的“缝隙”,高能粒子从这些缝隙逃逸后,就无法维持聚变所需的高温高密度。
直到2025年,美国团队才通过新理论找到解决办法,宣称能把研发速度提高10倍,但至今还没实现稳定的长时运行。
而我国的突破,已经走在了世界前列。
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在安徽合肥的科学岛,我国的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST),在2025年实现了1亿摄氏度1066秒的高约束模等离子体稳定运行,创造了新的世界纪录。
更关键的是,我国科研团队还首次证实了“托卡马克密度自由区”的存在,解决了长期困扰国际聚变界的“密度极限”问题。
可能有人会担心,上亿摄氏度的反应,会不会比核裂变更危险?
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其实完全不用怕,核聚变有个天然的安全优势:
反应条件极其苛刻,只要任何一个条件不满足,比如磁场消失、温度下降,反应就会立刻停止,不会发生爆炸,也不会产生长半衰期的放射性废料。
它产生的少量废料,半衰期只有几十年,处理难度远低于核裂变废料。
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现在我国不仅实现了技术突破,还在加速推进装置建设。
除了EAST装置正在升级改造,下一代紧凑型聚变能实验装置BEST已经启动总装,预计2027年完成初步建设,目标是在2040年让聚变能源实现商用。
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到那时候,我国的电力供应将迎来根本性变革,电价可能大幅降低,工业生产、居民生活的能源成本都会下降。
更重要的是,我国将彻底摆脱对进口能源的依赖,在能源安全上掌握绝对主动权。
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再回头看美国的月球反应堆计划,目标是2030年前在月球部署100千瓦级的核裂变反应堆,本质上还是传统核能技术的延伸,而且要面临月球极端温差、无大气层等复杂环境挑战,能否如期实现还是未知数。
就算成功,也只是解决深空探索的能源问题,根本无法和我国在地球上实现的核聚变突破相提并论。
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从被西方国家质疑“瞎胡闹”,到如今在超导技术、稳定运行等多个核心领域走在世界第一方阵,我国的核聚变研发之路走了几十年。
科研团队经过上万次实验,一次次失败再一次次改进,才实现了今天的突破。这不仅是能源领域的革命,更是我国科技实力崛起的有力证明。
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