说到能源必须要提到石油,天然气,煤炭等,这些都是矿产资源,矿产资源有很多的缺点,比如开采难度大,成本高,污染大,最关键的是大多资源掌握在部分国家的手中。
为什么美国印美元就可以全世界买买买,本质上很大程度靠的还是石油霸权,你不用美元我就不卖石油给你,你要怎么做?
人造太阳如果成功商用或许就可以一劳永逸地从根本上解决能源问题,像以后石油,煤炭的地位重要性也就没有那么高了,顺便还可以解决美国的石油霸权问题。
中国最新一代的人造太阳装置建成并实现首次放电,那你知道说的放电是什么意思吗?
人造太阳并不是太阳,一听说人造太阳有人认为是不是造一个发光发热的装置,也放入空中呢?之所以叫人造太阳是因为这个装置产生的能量方式,和太阳产生能量的方式非常的类似,都是通过核聚变反应来产生能量的,大家最熟悉的氢弹也是核聚变。
说到核能自然要提到核裂变,比如原子弹,核电站,都是核裂变反应,裂变的意思就是一个变两个,两个变四个,如核电站就是用热中子轰击铀235原子,之后就会放出2至4个中子,中子再去撞击其它的铀235原子又会分裂,这样就源源不断无穷无尽,也就可以源源不断的产生能量。
核裂变的好处就不用多说了,美国的航母,潜艇,甚至连火星探测器都用上了核动力,美国消耗的电能20%也来自核能,但核裂变有很大的缺点。
一是会产生很强的核辐射,还会有核泄漏的风险,如历史上最严重的就是切尔诺贝利事件,核电站发生的爆炸产生的辐射相当于美国当初在日本广岛投下原子弹“小男孩”辐射的400倍。
二是会产生放射性的核废料,这些核废料可能几十万年,甚至几百万年以后还是具有放射性,目前的核废料也没有很好的处理方法,一般都是埋起来或者封装好沉入大海,前不久不是说日本要把核废料倒入太平洋,网上都评论日本没有人性,这也说明了核废料危害性是非常大而且非常难处理。
氢弹和太阳都是核聚变,与核裂变刚好相反就是多个变一个,氢弹就是用质量比较轻的氘氚原子核,聚变成质量相对较大的氦原子核,这个过程同时还会放出巨大的能量,比核裂变的能量还要大,一般人都知道氢弹比原子弹的威力更大。
相比石油,煤炭等有限的矿产资源,核聚变还有另外一大优点就是资源无限,如地球上70%都是水,而一升海水就有30毫升的氘,充分发生核聚变反应大约相当于300公升油释放出来的能量,除非地球上大海干涸否则就是取之不尽用之不竭的,这也是目前人类所认识到,可以最终解决人类能源问题和环境问题的最好方式没有之一。
你也可以认为这就是更加安全,更加环保,更加完美的核电站。
氢弹是需要用原子弹才能引爆的,因为发生核聚变所需的条件就是要极度的高温高密度等非常苛刻的条件,一般至少也需要达到几千万摄氏度,也只有原子弹的爆炸才能产生这么高的温度与压力,即使核聚变装置发生了泄漏,没有极高的温度与密度等条件也不会发生任何反应,更不会爆炸,所以切尔诺贝利的爆炸事件在核聚变上是不可能发生的。
虽然氘氚也具有放射性,但是放射性比较弱,并不会像核裂变的核废料铀一样具有几十万年的放射性。
那么核聚变有点这么多,为什么到现在也没有搞出来核聚变的核电站呢?
核聚变有个很关键的点就是在于可控性,换个说法就是让能量慢慢持续稳定长期的输出,而不是像氢弹爆炸一样把能量一下全部释放掉。
2020年12月4号在成都建成的中国换流器二号M装置,这个装置运行的时候芯部温度可以达到1.5亿度以上,是太阳芯部温度的10倍,那就很多人就非常好奇了,这么高的温度那什么容器来装呢?
中国的环流二号M装置其实就是一个托卡马克装置,这是一个环形的真空装置,有点像甜甜圈,甜甜圈外层是用线圈缠绕的,在课本的物理知识中就学过线圈通电会产生磁场,整个甜甜圈其实就是一个环形磁场,有了磁场带电粒子只要一运动,如果不是垂直或平行于磁感线运动就会因为受到洛伦兹力之后就会向弹簧一样的运动轨迹,螺旋式的往前运动。
中国新一代人造太阳首次放电,这里说的放电的意思就是开机加热,让甜甜圈内的气体变成等离子体,并不是说人造太阳开始发电了,而这些高温的等离子体就在甜甜圈里面不断的呈螺旋式循环运动,而且还不会碰到甜甜圈的内壁,所以即使等离子的温度再高也不会把托马克装置融化了。
说起来很简单其实也有很多难题,如甜甜圈内部的温度不断升高即使不会被融化,也会产生热膨胀问题,甜甜圈的内外侧磁场强度可能有偏差问题等,都会导致等离子体跑偏,那甜甜圈还是有可能被融化掉。
上述问题都是需要大量科学家经过几十年的长期攻克,人造太阳也不是中国单独制造的项目,目前国际核聚变实验堆计划的参与者,除了中国还有欧盟,印度,日本,韩国,俄罗斯,美国,也是目前世界上规模最大,影响最深的国际科研项目之一,希望革命性的哪一天早点到来为全人类造福。
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