中国技术实现反超?人造太阳获得突破,迎来未来能源曙光!

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我们为何要研发人造太阳自第一次能源危机于1973年爆发以来 , 另一种能源——核聚变出现在了大家眼前 , 如果要问什么是核聚变的话 , 太阳大家了解吧 , 地球生物蕴含的所有能量都带来自太阳 , 而太阳所产生的能量就是来自核心的氢核聚变 。
相同条件下 , 它释放的能量要比核裂变多 , 并且核聚变产物是无放射性核的氦 , 所以同时它还是一种十分清洁的产能方式 。 这也就是说 , 如果我们可以研制一类装置将核聚变反应可控化 , 那么我们就能人为地制造一个太阳 , 进而获得源源不断的核聚变能 。
在科学家的设想中 , 它的体积高达837立方米 , 可在500秒内持续产生50万千瓦的聚变功率 , 产生接近电站规模的受控聚变能 , 帮助全球近一半人解决用电问题 。
人造太阳是如何“造”的呢科学家们经过长期探索 , 选择了氢的同位素氘和氚作为聚变的原材料 , 之所以做出这样的选择 , 是因为海水中蕴藏的氘元素高达45万亿吨 , 可供人类使用数百亿年 , 这就满足了人类对于新能源可持续方面的要求 。
其次氘氚聚变产生的能量十分惊人 , 仅仅一克氘氚聚变燃料产生的能量 , 就达到了8吨汽油燃烧后释放的能量 , 而在确定了最佳原材料之后 , 我们遇到了的最大难题 。
资料显示 , 想要氘、氚混合气体中能产生大量核聚变反应 , 环境温度必须要达到1亿摄氏度以上 , 因为只有在这样的温度下 , 氘、氚原子中带负电的电子和带正电的原子核才能完全脱开 , 进而实现聚变反应 。
要知道太阳的中心温度也就2000万摄氏度 , 也就是说 , 可控核聚变发生时的环境温度 , 是太阳中心温度的5倍 , 目前地球上还没有一种材料 , 能够经得住这么高温的考验 。
高温问题是如何解决的呢随着化石能源的日益减少 , 2006年 , 中、欧、印、日、韩、俄、美七方共同启动了ITER(国际热核聚变实验堆)计划 , 按照协定 , 中国承担其中约9%的任务 , 其中包括最为核心的堆芯部件——“增强热负荷第一壁”研发 。
据悉 , 这个部件不仅要承受住芯部1亿摄氏度的等离子冲击 , 还要保护外部的零部件 , 避免因为粒子流的冲击 , 而造成相应的破坏 , 也正因如此 , 它的建造涉及多项聚变堆建设的核心技术 , 制造难度也达到了史无前例的水准 。
不过既然敢担重任 , 说明我们还是有实力和信心的 , 果不其然 , 在2022年11月22日 , 中核集团核工业西南物理研究院宣布 , 全球最大“人造太阳”核心部件——增强热负荷第一壁完成了首件制造 。
更重要的是 , 这项部件不仅通过了国际的安全认证 , 甚至在相对应的指标上远超设计标准 , 很快就能够进入到批量生产阶段 , 首件的成功制造无疑推动了ITER的进一步发展 。 而根据专家预测 , 世界上第一个受控热核聚变实验反应堆 , 将于2045年正式竣工 , 届时它将替代化石能源 , 成为全球近一半人口的能量来源 , 能源危机也将彻底成为历史 。
不过面对这样能改变人类命运的重大工程 , 许多人还是保持反对意见 , 他们认为人造太阳运行时的温度这么高 , 一旦发生爆炸 , 后果将不堪设想 。
人造太阳爆炸的担心有必要吗实际上人造太阳爆炸的可能性根本不存在 , 虽然可控核聚变产生的环境温度高达上亿摄氏度 , 但是氘、氚原子中带负电的电子和带正电的原子核都被磁场紧紧约束住 , 不会发生膨胀 。
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