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美國“人造太陽”大突破?史上第一次自持燃燒,和中國的大不一樣

作者:資深科普君

導語

核能技術一直都是人類十分感興趣的領域,這一塊的技術研究也是非常的高深,大陸在這方面也是有着雄厚的實力。

能源問題是人類面臨的一大挑戰,如何更好的提高能源的利用效率無疑是科技發展的核心問題。

能源是人類社會的底層,是推動社會的不竭動力,是以核能技術在人類科技發展中也扮演着非常重要的角色,隻有将能源方面的突破進行了,人類社會才能有更好的發展。

中國和美國在核能技術方面都取得了一些突破,分别在核聚變和核裂變領域進行探索。

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中國取得的突破是實作了人類史上第一次自持燃燒的“人造太陽”,而美國則是在國家點火裝置上取得突破,實作了點火裝置的自持燃燒。

中國人造太陽和美國的國家點火裝置又有着怎樣的不同?

一、核聚變和核裂變。

核能技術是能夠利用核能進行發電的一種新型技術,核能是一種比化石能源更加高效的能源。

核能包括核裂變和核聚變,核裂變是由較重核裂變為較輕的核,在整個過程中會釋放出能量,這也是核武器釋放能量的原理。

而核聚變則恰恰相反,是将較輕的核聚變為較重的核,核聚變的能量比核裂變還要更高,是一種能源利用效率非常高的能源。

核裂變和核聚變是兩種非常不同的技術路徑,不僅在原理上存在着差異,在使用上也存在着差異,核裂變是目前用于發電的核能技術,而核聚變則是未來的能源方向。

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核裂變技術是目前使用最廣泛的核能技術,核裂變技術是利用重核裂變的特性來釋放能量的。

重核裂變的能量釋放出來非常容易控制,是以它能夠産生大量的熱量,能夠很好的用于發電,目前大陸所使用的核電站也是利用核裂變技術進行發電的。

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但是這種技術也有它的局限性,它所使用的原料是鈾或钚等重核素,這類核素并不是很多,同時鈾和钚的采集也對環境造成了非常大的影響,是以這種原料并不夠環保。

同時重核裂變産生的核廢料對環境造成的威脅極大,它的半衰期非常長,會對環境造成非常嚴重的輻射污染,是以它的使用受到了非常大的限制。

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核聚變技術則是目前正在研究中的技術,它所使用的原料是氘和氚等氘類核素,這種核素在地球上非常的豐富,是以氘類核能的使用不會對環境造成很大的影響。

同時核聚變産生的核廢料也非常少,對環境的影響也很小,是以在整個原料利用、廢料處理、輻射控制上,核聚變都擁有着非常大的優勢,是未來的能源方向。

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二、中國人造太陽。

中國在核聚變技術上也取得了很大的成就,大陸在這方面進行了一系列的研究,目前正在進行的大陸最大的核聚變實驗裝置即是“人造太陽”。

大陸人造太陽的正式全稱是“中國聚變工程研究超級計算機系統”,它是一種“東方超級計算機”計算能力的支撐,同時也是大陸在核聚變方面的一個重要研究成果。

人造太陽的目的是為了解決聚變等離子體研究的重要問題,它的建設有助于大陸的核聚變研究領域的計算機水準提升到世界前列,同時也能夠幫助大陸人造太陽的建設。

大陸人造太陽在2016年開始研制,經過5年的研制,最終在2021年1月1日進行了首次點火實驗,點火實驗的燃燒時間達到了1500秒,這一突破也被大陸專家稱之為“人類曆史上第一次自持燃燒”。

大陸人造太陽的建設主要是為了實作核聚變的可控,它的實際應用主要是用于反應堆的設計和研究,用來解決核聚變在能源行業中的應用。

人造太陽采用的是托卡馬克型的聚變模式,它是目前使用最廣泛的一種聚變模式,這種模式在進行核聚變反應時非常的穩定,能夠很好的進行核聚變反應。

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同時這種模式還具有優勢,就是可以更好的控制聚變反應堆的運作,它在整個聚變反應的過程中能夠非常好的抵抗熱力和磁力上的影響,能夠讓聚變反應穩定進行。

是以這種聚變模式在大陸人造太陽上的應用也非常的适合,大陸人造太陽目前在研究上也取得了非常大的成果,燃燒時間達到了1500秒,這一突破也是人類史上從未有過的第一次。

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三、美國國家點火裝置。

大陸人造太陽的突破讓全球都為之一振,大陸人造太陽的突破無疑是世界聚變研究的一大突破,而美國的國家點火裝置其實也取得了一些成果。

美國國家點火裝置是美國在核聚變研究領域的重要實驗裝置,他是一種采用雷射射線作為加熱源的核聚變裝置。

國家點火裝置的研究已經進行了40多年,這項研究最初是在1975年開始的,經過了40多年的研究終于取得了一些成果。

最近美國在這個裝置上也取得了一些突破,就是在國家點火裝置上實作了自持燃燒,而這一點也是中國人造太陽所沒有做到的。

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自持燃燒是在國家點火裝置上進行的,他是采用雷射射線作為加熱源,這種加熱方式恰好能夠将氘等核素加熱到非常高的溫度,進而讓它們發生核聚變,進而産生核能。

在研究中,美國在國家點火裝置上進行了多束雷射的研究,最終在2018年成功的将多束雷射進行交叉,并且将氘等核素加熱到了足夠的溫度,進而導緻了氘氚等核素發生了聚變反應,産生核能。

這種聚變反應持續時間達到了萬分之一秒,雖然這一持續時間非常的短,但是這也是人類第一次在地球上實作了核聚變的自持燃燒,是以對于大陸和美國都來說都是非常大的突破。

中國人造太陽采用的是托卡馬克型的聚變模式,在進行研究時主要是為了解決核聚變在能源上的應用,而美國國家點火裝置則采用的是雷射聚變的方式,主要是為了解決核聚變在武器上的應用。

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這兩者的研究方向都不同,是以對比這兩者并沒有任何意義,兩者都是人類科學的進步,美國國家點火裝置的自持燃燒雖然持續的時間短,但是它的突破也對于人類在能源領域的突破起到了重要的作用。

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結語

核聚變技術的突破無疑是為人類解決能源危機提供了更多的機會,核聚變的能源利用效率更加的高,是以大陸在核聚變技術上的突破對于人類來說是非常大的一步。

同時也是對于大陸的一場全球性贊譽,我們也希望大陸在核聚變技術上能夠走的更遠,能夠為人類社會的科技發展做出更大的貢獻。

是以我們也對于大陸在核聚變技術上的突破感到非常的興奮,也希望能夠早日看到核聚變在大陸的産能上的應用。

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