我知道这是一个梗==


可能。

其实,很多人对可控核聚变在五十年内实现都有误解,认为五十年太长了。

事实上,对于大型的科技工程来说,五十年是一个很短很短的时间。

这样的例子太多了,比如,裂变快堆,重返月球,页岩油可燃冰。

所以了,抛出五十年内实现核聚变就是说这是一个大概率事件。

如果有九千年寿命的修仙者可以。

坐等。


应该有些可能吧,上次说五十年内实现时没有现在那么成熟的超导装置,也没有现在如此多的高级工程师和相关科学家,在最近十年内,核聚变装置频频出现在媒体中,这说明现在已经比以往取得了更大的突破。

目前核聚变装置已经能够维持较短时间的持续点火,并且做到了维持自身循环,在过去,核聚变装置只能在外界提供能源的情况下点火很短的时间。目前,托卡马克装置已经进化为超导托卡马克装置,大型反应堆方面,中国已经取得了较大的进步,美国的国家点火装置也是最近十年才建设完成,中国超导托卡马克装置EAST在09才实验成功,欧洲核聚变装置也是在近十年才开始发力。

上次说核聚变装置能够在50年内成功,那是核聚变武器带给了所有人希望,所有人都以为,既然已经掌握了不可控核聚变,那么可控核聚变似乎也不远了,然而,所有人都低估了可控核聚变的困难,可控核聚变所需要的工程不仅仅只与核物理相关,它设计到人类的所有自然科学学科,尤其是材料学,核聚变装置的研究成功不是说投入多少资金的问题,没有哪个国家不想快速研究成功,但是它涉及到的东西太多了,多到一个工业人口不够多的国家根本玩不转,只有世界大国才有资格参与,而且,世界大国也不敢说自己就能玩得转,所以成立了ITER组织,为的就是促进交流。

距离可控核聚变成功,从来没有像今天这么接近过,我们应该有信心能够在50年内研究成功,当然,商业化运作可能需要更久的时间。


1958 年,艾贡·拉尔森(Egon Larsen)写了一本书,书名是《原子能:一个外行人的核时代指南》( Atomic Energy: A Laymans Guide to the Nuclear Age )。这本书详细描述了核电站的设计,甚至还有未来的原子飞机和核动力汽车。自 20 世纪 50 年代以来,拉尔森和他同时代的人所强烈表现出的对核能的那种热情可能已经明显减弱了。尽管如此,至少有一种形式的核运输正在运行之中,铀动力潜艇现在经常在我们的海洋上巡逻。如今,一些国家,尤其是法国,也在利用核能发电。事实上,截至 2011 年 1 月,世界上共有 442 个运行中的核电站,另有 65 个正在建设之中。


尽管目前核工业的规模如此之大,但总的来说,它在新闻报道中的声誉并不好。这点也可以理解,2011 年的福岛核泄漏事故、1986 年的切尔诺贝利核事故和 1979 年的三里岛核事故,都导致公众和政界对该行业的安全和远景产生怀疑。自从这些核灾难发生以来,人们对可能的核泄漏、核废料的再处理和长期储存感到非常担忧。这些担忧并非无足轻重。然而,面对气候变化和化石燃料供应的减少,一些绿色运动的成员也在鼓吹核能是最可取的生产更多电力的解决方案。最重要的是,资深环保人士斯图尔特·布兰德现在正在推广核能的利用,因为它不会排放任何温室气体。


未来,与核电站有关的危险也会大大减少。今天,所有的核电站的建造都是基于核裂变过程。然而,转换到另一个被称为核聚变过程的潜在可能性是存在的。这恰好推动了向太阳索取能量的机制,这种机制有可能成为人类未来更安全核能的来源。

核聚变的前景

今天的核裂变发电厂分裂铀或钚原子以释放其破碎的原子键的能量。反应堆中产生的热量被用来将水转化为高压蒸汽,从而带动涡轮机发电。

核裂变背后的物理原理如图 14.1 所示。在核裂变反应中,一个被称为中子的亚原子粒子撞击核燃料,从而释放出能量和更多的中子,进而引发连锁反应。然而,裂变反应的第二个副产品是制造裂变的原始燃料的碎片。这种核废料具有很高的放射性。即使经过再处理,这些核废料也必须安全储存数百年甚至数千年。



图 1:核裂变和核聚变

鉴于核裂变产生的放射性废物的水平和毒性,几十年来,核物理学家一直致力于建立核聚变发电厂以减少核污染。由于铀的储量不太可能持续到 21 世纪末,核聚变电站的另一个潜在吸引力在于减少我们对相对稀缺的核燃料的依赖。


目前,核聚变电站最有可能的燃料是两种同位素或被称作「重形式」的氢,即氘和氚。在核裂变中,燃料的原子被分开以释放能量,而在核聚变中,两种燃料则是在原子单位上融合在一起而释放能量。因此,尽管核聚变释放出原子能,但它不会直接产生核废料。相反,如图 14.1 的下半部分所示,由氘和氚所驱动的核聚变反应所产生的结果都是氦和中子。因此,核聚变比核裂变更安全。核聚变反应堆的某些环节在运行过程中会产生放射性,因此最终必须进行安全处理。然而,这种间接核废料的长期放射性毒性要比目前核裂变发电站的副产物少得多。


要了解核聚变的形成过程,我们需要简单地研究一下原子领域。看过接下来的两段以后,你就会了解核聚变所展现的奇迹和挑战。


所有的原子都是由亚原子粒子,即质子、中子和电子组成的。一个原子的质子和中子结合在一起形成其原子核,其电子通常在轨道上运行。但是在非常高温的情况下,所有材料从气态变为等离子体,其电子与原子核分离。


原子核中的质子是带正电的。正因为如此,两个原子的原子核通常被分开,因为它产生了强大的斥力和静力。然而,在核聚变的过程中形成了原子被如此紧密地挤在一起的条件,而将质子和中子结合在一起的巨大核力克服了这种斥力。这导致不同的原子核融合,释放出大量的原子能······



永远都差一点


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