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鬥膽一試

生活 更新时间:2025-01-24 20:58:06

剛聽到一個振奮人心的消息,我國大科學裝置“人造太陽”日前取得重大突破,實現加熱功率超過10兆瓦,等離子體儲能增加到300千焦,在電子回旋與低雜波協同加熱下,等離子體中心電子溫度首次達到1億度。

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可“人造太陽”是什麼?怎麼前段時間還有個“人造月亮”的新聞,咱們大華國是要“日月争輝”了麼?

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相信有很多物理小白和我一樣,别人在科學殿堂前徘徊,咱們連殿堂的門開在哪裡都不知道!

不要怕,那些深奧的理論公式咱們搞不懂,科學段子可是張口就來啊。

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兄弟現在就鬥膽,先抛出幾個常識性的問題:


1、啥叫人造太陽?

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簡單來說,就是一種能産生大規模核聚變反應的超導托卡馬克裝置,這是一種環形容器,利用磁約束和真空絕熱來實現受控核聚變,見上圖。

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實在理解不了,可以想象成鋼鐵俠胸口的“方舟反應爐”,就是縮小版的“超導托卡馬克裝置”。

2、核聚變能放出多少能量?

核聚變大家都知道,威力強勁的氫彈就是利用氫的同位素(氘、氚)的核聚變反應所釋放的能量來進行殺傷破壞,但氫彈是用于毀滅的,而可控核聚變才是造福人類的。

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氘在海水中儲量極為豐富,而氚在自然界中非常少,可通過人工方式用中子來轟擊锂而得到。若要求氘、氚混合氣體中能産生大量核聚變反應,則氣體溫度必須達到1億度以上。在這樣高的溫度下,氣體原子中帶負電的電子和帶正電的原子核已完全脫開,各自獨立運動。這種完全由自由的帶電粒子構成的高溫氣體被稱為"等離子體"。

一般認為該反應持續時間達500秒,就能産生50萬千瓦的聚變功率,相當于一個小型熱電站的水平。

但是維持如此高溫的氣體長時間作用需要用到上一道題的裝置,來進行磁場約束。

大聲告訴我是什麼?——超導托卡馬克裝置

回答正确。


以上這些都搞懂了,那你好棒棒哦,下面是進階版,請聽題!

3、 ITER機構做什麼?

目前擁有“超導托卡馬克裝置”的國家——歐洲的JET托卡馬克裝置、日本的JT60U裝置、美國的TFTR裝置、德國的ASDEX U裝置,中國的東方超環EAST……

這些國家不是孤立的閉門造車,在世界範圍内有一個組織來共同推進這一人類最先進的技術——ITER計劃,地點設在法國的南部小城卡達拉舍。

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大家齊心協力做什麼事?一是将核聚變的反應時間穩定延長,二是将核聚變的投入産出比搞上去,實現其最終設計目标——從50MW的加熱輸入功率中産生500MW的聚變功率(Q≥10)

4、 中國什麼水平?

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2017年7月3日晚,位于安徽合肥的中科院等離子體所的全超導托卡馬克裝置(EAST)實現了101.2秒穩定長脈沖高約束等離子體運行,這是世界上第一個實現穩定高約束達到百秒量級的托卡馬克裝置,這一超長穩定約束時間創造了世界紀錄。也就是說,我們國産的“高壓鍋”質量更好,科技含量更高,裡面的“排骨”炖得更爛。。

而2018年11月,中國國家大科學工程“人造太陽”實驗裝置再獲重大突破,首次實現等離子體中心電子溫度達1億度。

單輪進度來說,我國總體是保持領先的,但不代表其它國家不會後來居上。

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以上内容又頭暈眼花的讀完了,那麼恭喜你變身大神了,可以出去忽悠一兩個無知少女了,捂臉。


下面是無責任暢想。

5、 應用前景

從長遠來看,核能将是繼石油、煤和天然氣之後的主要能源,人類将從“石油文明”走向“核能文明”。 一旦核聚變電站成功運行,帶給世界的變化将是革命性的。

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沒了石油、煤等化石燃料開采和燃燒帶來的污染,全球變暖、南極冰面萎縮、海岸線增高等一系列現在人類頭疼的問題都将不是問題。

有了無限清潔的能源,所有環境建築、交通運輸、醫療保健等的科技水平都會上一個台階,甚至星際旅行也不是幻想。

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人工智能得到普及,人類可以解放出來做更多深入的探索研究,而不用去擔心失業和疾病問題。

人類擁有了上帝之手!

6、商用時間

中國拟建的CFETR将在2030年投入運轉,最初的發電量為200兆瓦,在随後10年發電量将提升至千兆瓦,超過大亞灣所有商業裂變反應堆的發電量。如果成功,中國将成為首個實現聚變技術商業化的國家。

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目前,氚的生産供應、聚變堆第一壁的材料、超導防護問題、線圈控制等一系列還有待解決,所以專家估計,即使非常樂觀的話,這個時限也得推遲到2050年。

但是不管怎麼說,時隔百年後,世界科技的焦點一定會轉向東方,如同EAST的名字一般榮耀。

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