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騙子?美國核聚變實驗,輸出隻有輸入能量0.5%,到底是不是真的?

作者:阿強天天愛科普

導語

“騙子?”

美國加利福尼亞州勞倫斯利弗莫國家實驗室的國家點火裝置科學家宣布成功實作核聚變反應産生淨能量增益,但外界普遍質疑這一結果的真實性,有網友甚至認為這一結果根本就是騙人的。

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實際上,這一結果的确是有目共睹的,核聚變原理非常簡單,同位素氫在高溫高壓條件下聚變釋放出巨大的能量,進而實作發電,隻是之前一直無法實作淨能量增益。

這一突破實際上對于整個人類來說都是一個關鍵性的突破,或許核聚變發電離我們并不遙遠了。

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一、巨大突破。

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加利福尼亞州勞倫斯利弗莫國家實驗室的國家點火裝置是世界上最大的雷射慣性聚變裝置,負責研究雷射慣性聚變的原理和應用,最近在進行實驗的時候取得了重大突破。

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雷射慣性聚變原理其實非常簡單,就是利用高能雷射照射靶物,通過慣性限制的方式控制等離子體的熱運動,進而在靶球中實作核聚變,産生大量的能量。

一直以來,雷射慣性聚變在實驗室中已經實作了聚變反應,但是反應輸出的能量都比輸入的能量還要少,這就導緻核聚變發電始終沒有跨出實驗室進行工業應用的步伐。

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但是這一次加州的科學家們成功的實作了核聚變反應産生淨能量增益,這意味着核聚變反應已經能夠為人類提供大量的清潔能源,進而實作清潔、安全、無碳負荷的清潔能源。

核聚變作為人類迄今為止唯一能夠實作的清潔能源,并且更接近于“永動機”的能源,其應用範圍非常廣,不僅可以作為電力的源泉,還可以用來加工各種材料。

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在這之前,核聚變反應雖然已經實作了,但是都是輸出的能量比輸入的能量還要少,這就無法應用于發電,也無法應用于工業生産,更不用說用于民用了。

在這種情況下,科學家們就一直緻力于研究如何實作淨能量增益,進而将核聚變反應應用于發電、工業生産等多個領域。

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但是科學家們更多的是在研究原理,而不是在研究技術的應用,是以雷射慣性聚變實驗裝置的科學家們一直在嘗試各種方法實作淨能量增益,但是結果都是失敗。

直到最近,這才取得了重大突破,這個突破對于雷射慣性聚變發電來說是一個掃除障礙的關鍵性突破,可以說是為雷射慣性聚變發電鋪平了道路。

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但是即便如此,核聚變發電也仍然面臨着巨大的挑戰,這一突破并不代表核聚變發電就能夠實作工業應用,隻是離工業應用更近了一步。

然而,這一突破也使得核聚變發電的應用範疇更廣了,之前雖然核聚變發電沒有實作,但是核聚變原理已經應用到了核武器上,而這一突破的出現,則使核聚變原理還能夠應用到太空飛船推進器上。

二、核聚變的兩種方式。

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目前核聚變有兩種主要的方式,一種是磁場中的核聚變,另一種是慣性限制核聚變,各國的科學家們在不同的方向上努力,進行核聚變發電的研究。

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磁場中的核聚變是目前核聚變發電的主要方向,也是人們最熟悉的核聚變方式,這種方式主要是利用磁場将氫同位素控制在一定的區域内,形成高溫高壓等離子流,進而實作聚變,釋放出能量。

這種方式的特點是能夠持續的釋放能量,是以适用于發電等長期持續能量需求的領域,但是這種方式也有一個缺陷,那就是能夠産生的能量相對來說比較低,無法産生足夠的能量用于工業生産。

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而慣性限制核聚變則是目前核聚變發電的另一種方向,或者說是另��種核聚變原理的方向,這種方式的特點是能夠産生巨大的能量,但是能夠持續的時間非常短,是以無法應用于發電等長期持續能量需求的領域。

但是這種方式的産生巨大的能量也非常适合用于核武器等需要巨大能量的領域,是以一直以來,慣性限制核聚變都更多的應用于核武器等領域。

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不過,随着雷射技術的發展,人類逐漸掌握了雷射點火技術,這就使得核聚變原理能夠應用于慣性限制核聚變發電。

這種方式的特點是能夠産生巨大的能量,并且能夠持續的一定的時間,是以可以應用于發電等長期持續能量需求的領域,但是這種方式的實作以及應用也是非常困難的。

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三、核聚變的原理。

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核聚變的原理非常簡單,就是在高溫高壓的條件下,将氫同位素聚變,進而釋放出能量,但是具體的原理卻非常複雜。

這種方式來源于太陽的能量來源,太陽是通過核聚變的方式釋放能量,而太陽的能量主要是來自于太陽的核心,太陽的核心溫度非常的高,高達1500萬攝氏度,這種溫度下氫原子的運動非常的快。

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由于運動的速度快,就會産生巨大的沖擊力,當氫原子運動的速度超過一定的程度的時候,就會發生彈性碰撞,這種碰撞會使得氫原子的核進行變形,進而将氫原子的核融合在一起,産生氦原子的核。

這種核融合的過程會釋放出能量,而這種能量就是核聚變釋放的能量,這種能量非常巨大,在太陽的溫度下,每秒鐘就有700萬噸氫原子發生核聚變,進而釋放出能量。

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人類将這種方式應用到地球上,就需要在地球上制造出太陽核心的溫度,然後在這種溫度下實作核聚變,進而實作能量的釋放,這就是核聚變原理。

但是要在地球上制造出太陽核心的溫度并不是一件容易的事情,是以核聚變發電也一直沒有實作,直到近些年,人類才逐漸掌握了磁場中的核聚變和慣性限制核聚變的技術。

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磁限制核聚變就是利用強大的磁場将氫同位素控制在一定的區域内,進而形成高溫高壓的等離子流,進而實作氫同位素的核聚變,釋放出能量。

而慣性限制核聚變則是利用雷射将氫同位素點火,進而實作氫同位素的核聚變,釋放出能量,這兩種方式都能夠實作核聚變,但是實作的原理卻不同。

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磁限制核聚變就是利用磁場的力将氫同位素控制在一定的區域内,這種方式的優勢在于能夠持續的釋放能量,但是缺點在于能夠産生的能量有限。

而慣性限制核聚變則是利用雷射将氫同位素點火,這種方式的優勢在于能夠産生巨大的能量,但是缺點在于能夠持續的時間非常短。

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四、核聚變發電的應用。

目前全球最大的核聚變研究項目是ITER項目,這個項目是歐洲、中國、南韓、印度、日本、俄羅斯、美國等國家共同發起的一個核聚變研究項目,旨在實作磁限制核聚變。

這個項目已經在法國瓦蘭斯完成了實驗裝置的建造,目前正在全面的進行實驗研究,其目的就是要在這個實驗裝置上實作磁限制核聚變,進而為核聚變發電的工業應用鋪平道路。

除此之外,中國也在核聚變領域取得了巨大的進展,目前中國的核聚變研究項目是“人造太陽”項目,這個項目已經在四川攀枝花建立了“人造太陽”實驗基地,目前正在建設裝置。

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這個項目也是緻力于實作磁限制核聚變,進而将核聚變發電應用于工業生産,解決全球的能源問題,這個項目的實驗裝置也已經建成一半了,預計在2020年就能夠進行研究。

其他國家也在核聚變領域取得了巨大的進展,這些突破都在為核聚變發電的工業應用鋪平道路,或許核聚變發電離我們并不遙遠了。

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五、核聚變應用。

核聚變發雖然有着巨大的應用前景,但是這一突破也帶來了一定的問題,那就是核聚變反應中産生的氚等材料的擷取和利用,氚是一種很容易揮發的氫同位素,是以其在反應中的利用會很麻煩。

同時這種氚還會産生中子,中子對人體有一定的危害,是以在進行核聚變實驗的時候,也需要采取一定的措施。

但是這些問題并不是無法解決的,隻是目前還沒有解決,随着技術的發展,這些問題也會逐漸的被解決。

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另外,慣性限制核聚變雖然難以實作發電,但是其應用于推進太空飛船推進器,或許會給人類的探索宇宙帶來新的機會。

目前,人類探索宇宙受到能源的制約,是以隻能在太陽系内進行探索,是以人類也一直在尋找一種更為先進的推進技術,進而能夠讓太空飛船的航程更遠。

慣性限制核聚變的出現,或許能夠為人類提供這種可能,這也是人類繼核聚變發電之後的又一重大突破。

結語

核聚變領域的突破不僅對于大陸來說是一個好消息,同時也對全球能源格局産生深遠的影響。

核聚變作為一種清潔能源,其應用範圍非常廣,或許能夠解決目前的能源危機和環境問題,進而提供給人類一個更加美好的未來。

正如這次突破的科學家所說,核聚變一旦實作發電,那麼将會為人類探索宇宙開啟一個新的時代,也許這一天并不會太遠了。

同時,這也是核聚變發電的一大應用前景,能夠将地球上的核聚變實驗裝置應用于太空飛船推進器上,進而将人類的探索範圍擴大到太陽系之外。

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