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随着全球局势的变化,如今世界能源危机也愈发的严重,因此有不少国家都开始考虑可替代的能源。
中国作为一个长期需要依赖石油进口的国家,对这方面的技术尤为重视,如今一种变革性的能源技术悄然而至,甚至有望颠覆当前的能源格局。
这种能源凭借1克的燃料产生约8吨石油的能量,如果这个技术真正运用到实际生活中,那么未来中国乃至于世界都将彻底解决能源问题,
接下来我们就来一起了解一下这项能源技术,看看中国的研究如何厚积薄发?
可控核聚变的原理
随着工业化的程度不断加深,国际市场上对于石油、天然气等不可再生能源的需求量也在逐步增加,又因为石油等能源主要是由一些大型石油储藏国家所控制的,因此世界油价很容易这些国家的政策的影响。
再加上近几年全球经济不景气,导致了严重的通货膨胀,又进一步影响了能源的价格,全球能源危机变得愈发的严重,因此核聚变这一被人类视为终极能源解决方案的技术也越来越受人重视。
核聚变反应所需要的原料是氘和氚,这两种元素都是氢元素的同位素,原子核中分别含有一个和两个中子,不同于普通氢的原子核只有一个质子,这两种元素更容易发生核聚变的反应。
如果氘和氚两种元素想要成功发生反应,就会在核可供核聚变反应堆中会持续加热加压,到达一定标准后原子核将会生成氦原子和中子,在这个过程中释放出的能量非常巨大,相比于石油更加高效。
在此过程中被释放出去的能量,又能通过其他手段被成功转化为电能,
为人们提供充足的能源,减轻能源危机所带来的压力。
当然,这项技术之所以如此受重视,还有一点就是因为发生反应的原料在自然界中相对比较丰富。
氘主要存在于海水和岩石中,每一升海水含有的氘大约有0.03g,按照如今的海洋面积来算,氘的储量估计有40万亿吨,要是真正投入使用,那么地球上的氘能用近100亿年。
人类的生命可能也就短短百余年,这么充足的能量,对于现在的人们来说,几乎就是取之不尽,用之不竭的。
正因此,这项能源技术才如此受到重视,但有些不了解内情的人也会对此表示担心,因为此前多次的核电站泄漏事故已经严重影响到人们的生活安全。
但核聚变和核电站虽然都有一个核字,两者却有根本性的差别,核电站用的是核裂变技术,相比于核裂变,核聚变的发生反应条件更苛刻,一旦中途出现意外事故,反应就会终止,很难出现泄漏事故,因此就安全性来讲核聚变还是有保障的。
可控核聚变的发展史
可控核聚肺炎的发展和研究,往上追溯可以追溯到20世纪初,当时有科学家发现原子核在相互碰撞下会发生核反应,而且这个过程是可以通过人工控制的。
更有意思的是,这个过程其实和恒星内部的核聚变反应有些类似,科学家们想要通过这种手段获取更多的能量,甚至还有美国科学家为了开发这种技术,想要用核热核武器引发这种核聚变,但这种手段太过极端也不是太可行。
后来在冷战时期,美国和苏联两国的科学家,对于可供核聚变方面的研究非常深入,但当时美苏是为了争夺世界霸主的地位,因此更注重可控核聚变在武器研究方面的重要性。
正是在这样的发展历程中,可控核聚变成为了人们科学研究中的一个重要目标,几十年的科研探索也让人们在可控核聚变上的发展更进一步。
中国因为上个世纪的时候,各方面的物资都很缺乏,因此对于可控核聚变的相关研究,也不如美苏两个国家那么厉害。
在1965年的时候,西南研物理研究所才建成,这座研究所就是中国最初的核聚变研究基地,为了抓紧赶上世界上的尖端技术,之后的那些年中国一直在奋起直追。
到了21世纪,中国才在这项技术上取得了诸多成果,2006年,中国启动了人造太阳项目,也正式加入了ITER,这也意味着中国在科控核聚变技术上取得了重大的突破。
2017年,全超导托马斯克核聚变实验室装置又创造出了新的历史记录,2018年被称为人造太阳的“东方超环”又创造了多项世界纪录,这也对世界核聚变能源技术的发展起到了极大的推动作用,甚至有望让核聚变成功实现商用。
近几年内中国在可控核聚变领域的厚积薄发,让人类看到了可控核聚变更大的可能性。
当然,在中国不断进步的时候,其他国家也一直在此领域探索研究,比如美国的研究团队就通过激光发射装置,进行了一次核聚变的反应,不过产生的热量不算太高,才堪堪超过三兆焦耳。
对此,有些人不屑一顾,甚至觉得花了好几亿美元,才得出这样一个研究成果是非常不值得的,但这种实验毕竟是研究性质的,这次实验的成功只是为了验证核聚变反应的能量转换效益。
通过此次实验,再一次证明核聚变的反应,能量的增幅能够达到1.5倍,这才是核聚变反应最让人值得期待的地方。
不过,因为可控核聚变反应的条件极为苛刻,需要极高的温度和压力才能释放能量,这就导致核聚变在实际操作中比较困难,这也严重影响能量的转换率。
但是如果能够实现此项技术能够实现突破,那么可控核聚变技术就能够改变世界上能源格局,当人类不再因为能源危机的加重而惶惶不可终日。
可控核聚变的前景
可控核聚变会如此受人重视,就是因为它有一个很大的优势,是其他的化石能源所不能比拟的。
核聚变在发生反应的时候不会产生温室气体,现在全球气候变暖冰川融化,各地生态受到破坏,就是因为工业排出的废气所造成的,而核聚变在实际运用中不会产生这种负面影响。
可控核聚变发生反应的时候也会产生一些废物,但是这些物质产生的热量比较低,对于气候的影响也比较小,能够更好的保护生态环境,也因此可控核聚变技术的前景一直很受市场所看好。
除此之外,核聚变的能量密度也非常,物质发生反应后产生的能量,相比于传统化石能源甚至能高出数百万倍,一但取得突破就能取代石油能源。
如果简单换算成数字,那就相当于1克氘氚燃料聚变的能量约为燃烧8吨石油燃烧的能量,看到可控核聚变能源技术的潜力,没有人能够轻易选择放弃。
而且,这项技术在深入研究之后,不仅能够解决相关的能源问题,还有助于推动高科技领域的发展,比如,推动未来医疗设备的进步,还有可能为如今一些较难治愈的疾病提供更好的治疗方式,还可能将现在一些比较昂贵的治疗疗程的价格降下来。
现在的心脏起搏器就会用到核能,若是核聚变技术得到革新,或许有望就让这种治疗方式得到推广。
同时,随着核聚变技术的不断发展,还能够帮助人们开拓核能在不同领域的应用方式。
现在用到核能的领域,一般就是核能发电,又或者说是核潜艇、航母,再多一点的就是在探索太空时会用核能作动力,不难发现现在核能一般都是用在比较高端的领域。
如果未来核聚变技术能实现商业化,核能或许能够被运用到日常生活中,这对于整体的科技发展和人类的生活都是积极的。
当然不可否认,这技术的革新肯定会遇到不少的难题,要成功推广也需要考虑到成本。
现在核聚变反应堆的规模非常大,在实际应用中性价比其实不算太高,
中国现在主要是通过磁约束核聚变发生反应,因为这一路线已经进入了工程可行性研究阶段,这也意味着走这条路更有可能推动可控核聚变的商业化。
全球的科学家都在朝着这个目标而努力,中国在此领域也具有一定的优势,凭借着长期稳定的基础研究,中国也开始渐渐赶上其他国家。
若是有一天可供核聚变真正成为了现实,那么中国乃至全球人类都会拥有一个新的世界,人们也可以通过廉价又安全的新能源来推动各领域的发展。
结语
远古的人类崇敬太阳,而现在的人类已经能够模仿太阳,核聚变就是在模仿太阳产生能量的一种方式,通过这种方式人类可以获得几乎无尽的能量。
为了在全球能源市场上占据更大的先机,每一个国家都在为此努力,中国这些年在核聚变技术上的发展取得了显著的成就,一个超导托马斯就已经证明了中国核聚变的成果。
但想要将这项技术真正运用到人类生活中,我们还需要不断的探索,在与国际社会加强合作的同时,一起推动科学技术的进步和应用,才能更好的为人类发展做贡献。
参考资料:
《可控核聚变多用磁约束,美国却用惯性约束,惯性约束是何原理?》
https://www.toutiao.com/article/7402177032899084836/?channel=&source=search_tab
《“终极能源”又进一步!可控核聚变新突破,工程可行性获得验证》
https://www.toutiao.com/article/7382218351390622223/?channel=&source=search_tab
《可控核聚变专题报告:从科幻到商业》
https://www.toutiao.com/article/7365686356557546025/?channel=&source=search_tab
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