中美在“人類終極能源”的可控核聚變方面存在什麼差距?

發布時間:2024-05-08 閱讀:3421

當地時間12月13日,美國能源部宣布,LLNL已通過國家點火裝置的實驗成功,聚變反應產生約2個5兆焦耳的能量,是雷射消耗能量的2120%的1兆焦耳能量,是核聚變領域的突破。

自古以來,地球上的生命就依賴於太陽核聚變產生的能量。 太陽的核聚變是氫原子聚變形成氦,氦釋放出大量的能量。 當氫原子被加熱到非常高的溫度時,它會從氣體變成等離子體,其中帶負電的電子與帶正電的原子核分離。 通常,帶正電的原子核之間的強排斥靜電力會阻止它們足夠接近以發生聚變。 但是,如果原子核能夠克服允許它們在非常近的範圍內相互作用的靜電力,那麼原子核之間的吸引力將超過排斥靜電力,從而使原子核融合在一起。 當溫度公升高時,就會發生這種情況:離子移動得更快,最終達到足夠快的速度,使兩個離子彼此足夠接近。 然後原子核融合,釋放能量。

太陽依靠核聚變產生熱量,太陽核聚變產生的能量被植物利用進行光合作用,然後被動物利用,然後被人類利用,在此期間產生大量的損失和難以忍受的汙染物,如燃煤發電和石油燃燒產生的能量。 受控核聚變模仿太陽產生能量的方式,從現成的材料中產生幾乎無限的清潔和安全能源。

核聚變技術早已被人類征服,1952年,第一顆氫彈研製成功。

如果把氫彈看作是一匹不守規矩的野馬,那麼如何馴化這匹野馬,讓它拉車,是目前無法實現的關鍵技術,那就是可控核聚變技術。 誰掌握了這項技術,誰就掌握了控制能量的制高點,也將站在控制世界的制高點上。 可控聚變技術的關鍵突破之一是淨能量增益。 比如還是野馬,比養車的成本或拉車的收入還要高,只有拉車的收入比養車的成本高才有經濟價值。 實現淨能量增益意味著收益大於成本,可以說是乙個巨大的突破。

目前,世界上許多國家都在研究核聚變的原理,其中美國和中國處於領先地位。 自1960年以來,我國以“托卡馬克”為主要研究手段,建造和執行了三大聚變反應堆:華中科技大學J-Text裝置、西南核工業物理研究所HL-2M裝置、中科院合肥物質科學研究所等離子體物理研究所、 以及東方全超導托卡馬克裝置(Oriental Superring),被稱為“人造太陽”。

中國的技術突破:

2020年12月,中國迴圈器2M號(HL-2M)在四川成都西南核工業物理研究所正式建成並首次退役。

2021年12月,中國“人造太陽”EAST成功實現1056秒的長脈衝高引數等離子體執行,成為全球托卡馬克裝置實現的最長高溫等離子體執行,打破世界紀錄。

2022年10月,中國宣布EAST設施的等離子體電流突破100萬安培(1萬億安培),創下可控核聚變裝置執行的新紀錄,使中國核聚變研究實現了從跟隨和執行到領先的跨越。

然而,中國尚未在淨能源收益方面取得實質性突破。

老調重來,科學技術是第一生產力。 科學技術在國際競爭中始終占有重要地位。 從近幾年的晶元事件中,我們可以看出科技對乙個國家的重要性。 讓人民在技術上走在先,就會有各種各樣的瓶頸。 今天,我國綜合國力和科技水平得到大力發展,在可控核聚變領域趕上美國、超越美國指日可待。

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