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美国“人造太阳”大突破?史上第一次自持燃烧,和中国的大不一样

作者:资深科普君

导语

核能技术一直都是人类十分感兴趣的领域,这一块的技术研究也是非常的高深,大陆在这方面也是有着雄厚的实力。

能源问题是人类面临的一大挑战,如何更好的提高能源的利用效率无疑是科技发展的核心问题。

能源是人类社会的底层,是推动社会的不竭动力,因此核能技术在人类科技发展中也扮演着非常重要的角色,只有将能源方面的突破进行了,人类社会才能有更好的发展。

中国和美国在核能技术方面都取得了一些突破,分别在核聚变和核裂变领域进行探索。

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中国取得的突破是实现了人类史上第一次自持燃烧的“人造太阳”,而美国则是在国家点火装置上取得突破,实现了点火装置的自持燃烧。

中国人造太阳和美国的国家点火装置又有着怎样的不同?

一、核聚变和核裂变。

核能技术是能够利用核能进行发电的一种新型技术,核能是一种比化石能源更加高效的能源。

核能包括核裂变和核聚变,核裂变是由较重核裂变为较轻的核,在整个过程中会释放出能量,这也是核武器释放能量的原理。

而核聚变则恰恰相反,是将较轻的核聚变为较重的核,核聚变的能量比核裂变还要更高,是一种能源利用效率非常高的能源。

核裂变和核聚变是两种非常不同的技术路径,不仅在原理上存在着差异,在使用上也存在着差异,核裂变是目前用于发电的核能技术,而核聚变则是未来的能源方向。

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核裂变技术是目前使用最广泛的核能技术,核裂变技术是利用重核裂变的特性来释放能量的。

重核裂变的能量释放出来非常容易控制,因此它能够产生大量的热量,能够很好的用于发电,目前大陆所使用的核电站也是利用核裂变技术进行发电的。

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但是这种技术也有它的局限性,它所使用的原料是铀或钚等重核素,这类核素并不是很多,同时铀和钚的采集也对环境造成了非常大的影响,因此这种原料并不够环保。

同时重核裂变产生的核废料对环境造成的威胁极大,它的半衰期非常长,会对环境造成非常严重的辐射污染,因此它的使用受到了非常大的限制。

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核聚变技术则是目前正在研究中的技术,它所使用的原料是氘和氚等氘类核素,这种核素在地球上非常的丰富,因此氘类核能的使用不会对环境造成很大的影响。

同时核聚变产生的核废料也非常少,对环境的影响也很小,因此在整个原料利用、废料处理、辐射控制上,核聚变都拥有着非常大的优势,是未来的能源方向。

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二、中国人造太阳。

中国在核聚变技术上也取得了很大的成就,大陆在这方面进行了一系列的研究,目前正在进行的大陆最大的核聚变实验装置即是“人造太阳”。

大陆人造太阳的正式全称是“中国聚变工程研究超级计算机系统”,它是一种“东方超级计算机”计算能力的支撑,同时也是大陆在核聚变方面的一个重要研究成果。

人造太阳的目的是为了解决聚变等离子体研究的重要问题,它的建设有助于大陆的核聚变研究领域的计算机水平提升到世界前列,同时也能够帮助大陆人造太阳的建设。

大陆人造太阳在2016年开始研制,经过5年的研制,最终在2021年1月1日进行了首次点火实验,点火实验的燃烧时间达到了1500秒,这一突破也被大陆专家称之为“人类历史上第一次自持燃烧”。

大陆人造太阳的建设主要是为了实现核聚变的可控,它的实际应用主要是用于反应堆的设计和研究,用来解决核聚变在能源行业中的应用。

人造太阳采用的是托卡马克型的聚变模式,它是目前使用最广泛的一种聚变模式,这种模式在进行核聚变反应时非常的稳定,能够很好的进行核聚变反应。

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同时这种模式还具有优势,就是可以更好的控制聚变反应堆的运行,它在整个聚变反应的过程中能够非常好的抵抗热力和磁力上的影响,能够让聚变反应稳定进行。

因此这种聚变模式在大陆人造太阳上的应用也非常的适合,大陆人造太阳目前在研究上也取得了非常大的成果,燃烧时间达到了1500秒,这一突破也是人类史上从未有过的第一次。

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三、美国国家点火装置。

大陆人造太阳的突破让全球都为之一振,大陆人造太阳的突破无疑是世界聚变研究的一大突破,而美国的国家点火装置其实也取得了一些成果。

美国国家点火装置是美国在核聚变研究领域的重要实验装置,他是一种采用激光射线作为加热源的核聚变装置。

国家点火装置的研究已经进行了40多年,这项研究最初是在1975年开始的,经过了40多年的研究终于取得了一些成果。

最近美国在这个装置上也取得了一些突破,就是在国家点火装置上实现了自持燃烧,而这一点也是中国人造太阳所没有做到的。

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自持燃烧是在国家点火装置上进行的,他是采用激光射线作为加热源,这种加热方式恰好能够将氘等核素加热到非常高的温度,从而让它们发生核聚变,从而产生核能。

在研究中,美国在国家点火装置上进行了多束激光的研究,最终在2018年成功的将多束激光进行交叉,并且将氘等核素加热到了足够的温度,从而导致了氘氚等核素发生了聚变反应,产生核能。

这种聚变反应持续时间达到了万分之一秒,虽然这一持续时间非常的短,但是这也是人类第一次在地球上实现了核聚变的自持燃烧,因此对于大陆和美国都来说都是非常大的突破。

中国人造太阳采用的是托卡马克型的聚变模式,在进行研究时主要是为了解决核聚变在能源上的应用,而美国国家点火装置则采用的是激光聚变的方式,主要是为了解决核聚变在武器上的应用。

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这两者的研究方向都不同,因此对比这两者并没有任何意义,两者都是人类科学的进步,美国国家点火装置的自持燃烧虽然持续的时间短,但是它的突破也对于人类在能源领域的突破起到了重要的作用。

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结语

核聚变技术的突破无疑是为人类解决能源危机提供了更多的机会,核聚变的能源利用效率更加的高,因此大陆在核聚变技术上的突破对于人类来说是非常大的一步。

同时也是对于大陆的一场全球性赞誉,我们也希望大陆在核聚变技术上能够走的更远,能够为人类社会的科技发展做出更大的贡献。

因此我们也对于大陆在核聚变技术上的突破感到非常的兴奋,也希望能够早日看到核聚变在大陆的产能上的应用。

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