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中国人造太阳正式诞生,不过这个“太阳”到底有什么用?
太阳,核聚变,可控中国人造太阳正式诞生,不过这个“太阳”到底有什么用?
发布时间:2016-12-08加入收藏来源:互联网点击:
先说结论,中国“人造太阳”这个装置的最大意义在于提供核聚变研究平台,助力开发人类的终极能源。以下是详细说明。
什么是“人造太阳”EAST
全超导托卡马克核聚变实验装置装置,其运行原理就是在装置的真空室内加入少量氢的同位素氘或氚,通过类似变压器的原理使其产生等离子体,然后提高其密度、温度使其发生聚变反应,反应过程中会产生巨大的能量。2009年,世界上首个全超导非圆截面托卡马克核聚变实验装置(EAST)首轮物理放电实验取得成功,标志着我国站在了世界核聚变研究的前端。2016年2月,中国EAST物理实验获重大突破,实现在国际上电子温度达到5000万度持续时间最长的等离子体放电。2018年11月12日,从中科院合肥物质科学研究院获悉,EAST近期实现1亿摄氏度等离子体运行等多项重大突破。
人造太阳有什么用
能源是可以为人类生产或生活提供所需的光、热、动力等任一形式能量的资源。作为人类最伟大的发明之一和未来最理想的能源,核能在世界能源体系中扮演着越来越重要的角色。
而人造太阳就可以提供核聚变研究平台,助力开发人类的终极能源。
什么是核聚变?
核聚变,顾名思义,是利用原子核聚变反应产生能量。人类最早发现的核聚变反应是太阳内的核反应,它不断地向外辐射能量,向地球输送能源。因此,核聚变也被看作是宇宙的能源。它的好处也是显而易见,比如安全性高,废料处理成本低,原料容易获得等等。
核聚变的燃料,氢的同位素氘在海水中储量极为丰富,从一升海水中提出的氘,在完全的聚变反应中可释放相当于燃烧300升汽油的能量。核聚变反应堆不会产生污染环境的硫、氮氧化物,更不会释放温室效应气体,而且核聚变反应堆具有绝对的安全性。可以说它是一种无污染,无核废料,资源近乎无限的理想能源。受控核聚变发电的实现将从根本上解决人类的能源问题。这话说起来容易,实践起来谈何容易,太阳是一颗中等质量的恒星,质量相当于地球的N倍,其内部可以达到1500万度的高温和N个大气压的高压,所以能够产生可持续的核反应。而氢弹,其爆炸机理干脆就是用原子弹当引信,利用原子弹核裂变反应产生的高温高压引发核原料产生聚变反应。受控核聚变反可用惯性约束或者磁约束的方式使之发生可控的、安全的核聚变反应,从中获得的热量可以转化为机械能,进而转化为电能,以替代目前广为使用的化石能源。
以上是我对问题“中国人造太阳正式诞生,不过这个“太阳”到底有什么用?”的回答,欢迎大家在评论中与我交流讨论。
回答于 2019-09-11 08:43:50
用处大大地!毫不客气地说,一旦“人造太阳”技术成熟以后,几乎等于拥有无尽的能源!这样说一点也不夸张!
人造太阳,顾名思义可以理解为一个小太阳,工作原理与太阳是一样的。想想太阳对于我们的重要性就知道了,可以说如今我们的一切都来自于太阳,本质上地球上的煤,石油,风能,水能等的根源都来自于太阳!
太阳就是一个巨大的可控核聚变天体,控制的方式是因为太阳巨大的质量产生的超强引力,引力与核聚变产生的外推力保持平衡,才让太阳能够持续发光几十亿年!
而人造太阳也属于可控核聚变,不过我们很难制造出太阳那样的恐怖引力产生的压力,只能在温度上做文章。比如我国的人造太阳温度可以高达一亿度,控制的方式是通过强大的磁场进行控制!
一旦可控核聚变技术成熟,能够像电能那样投入使用,将会彻底解决人类能源危机,甚至开启人类星际旅行新时代!
不过目前人造太阳距离商业应用还有很长的路要走,毕竟我们必须确保人造太阳百分百安全,否则一旦出现问题后果非常严重,所以在技术方面必须相当成熟才可以进行商业运营!
回答于 2019-09-11 08:43:50
太阳释放的能量是在其核心处的核聚变反应所提供。在太阳核心处的压力达到了3000多万个大气压,温度在1300万度以上,物质密度达到了每立方厘米150克。在这样的条件下才能克服氢原子核之间的库伦力,使得较轻的氢原子核合并成较重的氦原子核。在这个过程中会损失0.7%的质量。这些质量会转换成能量释放出来。
图:太阳中进行的质子-质子核聚变反应
从太阳核心的反应来看,核聚变反应需要条件十分的苛刻。目前人类实现的核聚变反应已经应用在了武器制造上~氢弹。氢弹是利用原子弹起爆提供的高温和高压来使得核聚变反应能够进行。
但可以控制的核聚变反应还没有完全达成。因为无法在可控的情况下达到如此高的压力,只有提高反应温度使得核聚变反应能够发生。但是没有任何容器能够这样的高温。科学家想出了利用磁场来约束反应物质,这个设备就是托卡马克装置。
图:
先进实验超导托卡马克实验装置(EAST)
在2018年11月,中国的先进实验超导托卡马克实验装置(EAST)已经能够达到1亿度的高温使氘~氚(两者都是氢的同位素,核聚变反应需要的条件最低)核聚变能够发生。但这还没有达到最终目标,EAST的目标是达到1亿度,并持续10000秒,产生超过100万安培的等离子体电流。这个目标应该会在几年内实现。
可控核聚变反应的实现使得人类能够拥有几乎无穷无尽的能源,地球上目前储存的氘住够人类按目前的能源消耗水平使用上百亿年。这是人类走向未来最为关键的技术,也是人类必须要拥有的技术。
回答于 2019-09-11 08:43:50
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