【美国生产无限能源意味着什么?它是如何实现核聚变的突破的?】

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美国能源部劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(LLNL)的一个团队宣布 , 他们有史以来第一次从安全的核聚变反应中取得了积极成果 , 为未来有希望的能源生产潜力打开了大门 。
研究人员能够将192束激光指向限制在葡萄大小或略小的胶囊中的氘样品 , 将其加热到数千万摄氏度 , 核聚变开始发生 。
这种类型的实验已经进行了几十年 , 但这是该核聚变反应首次保持稳定 , 最重要的是 , 它产生的能量(3 兆焦耳)超过了进入反应的能量(2 兆焦耳) , 这是此类实验在历史上的第一次 。
什么是聚变反应?我们知道 , 原子 , 任何原子 , 是由原子核和绕它旋转的电子组成的 , 而原子核又包含其它粒子 , 即质子和中子 。 “原子序数”指原子核中的质子数 , 这决定了元素的性质 。 氢的原子核中含有一个质子、氦2、锂3、碳6、氧8、氯17等等 。
核聚变将两个原子的原子核融合 , 使它们的质子聚集在一起 , 因此元素的质子数量增加 , 变成另一种元素 。 这正是在太阳的核心以及聚变反应堆中发生的事情 , 氢同位素(氘原子)的原子融合在一起形成氦 。
为了在恒星内部以外的其他地方实现核聚变 , 劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的科研人员必须使用激光和强磁场 , 以达到极高的温度并保持恒定 。
核聚变是核裂变的对立面 , 前者 , 原子会随着大量能量的流出而融合 , 而后者 , 原子会随着较少能量的流出而分裂 。
革命性能源时代的大门为了理解这一成就的重要性 , 比如我们将一定数量的核聚变燃料放在一辆皮卡车上 , 它将产生相当于1000万桶石油的能量!
核聚变释放的能量几乎是煤、石油或天然气燃烧过程中化学反应产生的能量的400万倍 , 是核裂变反应产生的能量的4倍 。
此外 , 核聚变燃料的来源广泛而丰富 , 几乎取之不尽 , 用之不竭 , 因为氘可以从各种形式的水(例如海水)中蒸馏出来 , 因此核聚变能源的使用可以大大降低全球电价 。
核裂变反应不允许发生核泄漏事故 , 一旦发生就会对环境造成灾难性影响 , 比如日本福岛核电站(2011年泄漏事故)或前苏联切尔诺贝利核电站(1986年反应堆爆炸事故) , 而核聚变反应堆不会产生高活性和长寿命的核废料 。 此外 , 核聚变反应不会向大气中排放二氧化碳 , 从而导致地球变暖 。 核聚变的主要副产品是氦 , 它是一种惰性和无毒的气体 。
无论如何 , 美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的科研人员所取得的成就 , 只是人类历史上建造第一座核聚变反应堆的漫长道路上迈出的重要一步 , 需要更多的研究才能将这些样品稳定到更长的时间 , 并设计出一种安全的工程模型 。 据信 , 到2040年 , 世界上一些国家将开始利用核聚变能源为城市供电 。
联合国国际能源署预测 , 到2050年 , 电力的需求量将是当前水平的两倍 , 同时需要减少二氧化碳的排放 。
核聚变被视为能源替代的革命性技术 , 几十年来 , 科学家们一直致力于开发核聚变 , 支持者将其描述为一种清洁、丰富和安全的能源 , 最终可以使人类结束对导致全球气候危机的化石燃料的依赖 。
路漫漫其修远兮但在到达工业规模化生产之前 , 核聚变还有很长的路要走 。 要将核聚变转化为能源 , 需要进一步提高核聚变反应的能量输出 , 还需要找到一种方法 , 以更低的成本重复产生相同的效果 , 然后才能真正将其变成发电厂 。 这可能需要20或30年 , 但气候专家警告说 , 世界不能等那么久 , 温室气体排放造成的危害已经越来越大 。
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