可控核聚变点火成功!35亿美元烧了几壶水,但清洁能源指日可待

森罗万象籍 2024-04-02 03:07:56

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综述

在当前的能源科学领域,全世界的科学家都在追求有一天能够利用类似太阳一样的能量来满足我们的能源需求,而且还不会产生温室气体。

这听起来像是科幻小说中的情节,但最近的一项突破性实验表明,这一切或许就快实现了。就在去年,美国的LLNL团队成功实现了可控核聚变的点火,为人类追求清洁能源的梦想迈出了关键一步。

核聚变是什么?

核聚变简单来说就是让两个原本较小的原子核,通过外部刺激进行合体,变成一个更大的核而这个过程中还会产生很多的能量,如果方法得当就可以当成一个电源。

这些反应会发生在一种叫做等离子体的物质状态中,它是一种温度高、又带有电荷的气体,由正离子和自由运动的电子组成,具有与常规物质状态截然不同的独特性质。

太阳和其他所有恒星都依靠核聚变来提供能量。在太阳内部,原子核需要以极高的温度(约1000万摄氏度)相互碰撞才能发生聚变。这高温为原子核提供了足够的能量,使其能克服彼此之间的电相互斥。

一旦原子核彼此间的距离小到了一定程度,它们之间的吸引核力将超过电斥力,从而允许它们发生聚变。为了实现这一点,就得有办法先把原子核都聚到一起,并且让它们没有多少活动空间,才能让它们更有可能合体。

而太阳之所以能自发地维持这个过程,靠得是它内部高压的环境,对于人类来说,想造出那样的环境很困难,所以我们就设计出了其它的装置。

LLNL的突破

LLNL的科学家们在去年12月14日成功点燃了可控核聚变的火花,这一成就让人类看到了掌握清洁能源的可能性。

LLNL的实验使用了一种看上去十分高科技的装置:构建出了192道强大的激光束,并控制它们同时射向一个点,那里放了极少的一些聚变原料。而后就成功地引发了短暂的聚变反应,并第一次实现了能量的正向收益。

实验向目标输入了2.05兆焦耳的能量,而输出的聚变能量达到了3.15兆焦耳。这意味着能量增益达到了153%!

这个数字远超过了实验人员此前的预期,虽然还是有些人会嘲讽花了几十亿美元就得到了这么点能量,都不够烧多少壶水的,但是这次成功也可能会是一个新纪元的起点。

之所以科学家们如此看重这次实验结果,主要还是因为地球正面临着严重的能源和环境危机。这一实验的成功表明,我们已经找到了一种可控的方法来实现核聚变,接下来就可以聚焦一下更具体的工程和技术方面的问题了。

聚变能量的前景

科学家们一直在努力复制和利用核聚变。如果我们能够在地球上以工业规模复制核聚变,它将为我们提供几乎无限的清洁、安全和经济实惠的能源,以满足全球的需求。

与核裂变(用于核电站)相比,核聚变每千克燃料可以产生四倍的能量,几乎比燃烧油或煤炭产生的能量多出400万倍。

未来的核聚变反应堆将使用氘和氚的混合物——这些是含有额外中子的氢原子。根据专家的计算,就用一枚硬币大小的原料,释放出的能量都可以够我们这种普通人用上好几十年了。

氘在我们地球上可以说是用不完的,覆盖着我们星球大部分面积的海洋,就可以为人类源源不断地提供这种元素。而氚则是能在反应的过程中再加入一些其它条件来产生,因此也可以说是用不尽的,按照现在的储量来看,至少还能用个数百万年。

之所以会把核聚变称为能源领域的“圣杯”,还有一些其它因素。比如在经历了前苏联和前些年日本的两次大规模核电事故之后,普通人对于核电的安全性问题已经抱有了深深的疑问。

未来的核聚变反应堆本质上会是十分安全的,不会产生高活性或长寿命的核废料。此外,由于核聚变过程难以启动和维持,不会存在反应失控和熔毁的风险。

因为核聚变只能在严格的操作条件下发生,超出这些条件(例如事故或系统故障的情况下),等离子体将自然终止反应,迅速失去能量并在对反应堆造成持续损害之前熄灭。

虽然核聚变技术曾被戏称为「永远在30年后」的设想,但如今,它似乎终于有了商业化的可行性。

全球已有30多家私人核聚变公司,其中18家已公开披露融资计划,总计吸引了超过24亿美元的投资,几乎全部来自私人资本。

这些公司正在推动核聚变研究的转变,从过去由国家或国际机构主导的庞大项目,转向由私人公司主导的商业模式,就像是马斯克将航天项目做成了他的个人标签一样,这些公司也希望能通过与政府的竞争来塑造自己的品牌。

比如General Fusion(GF)是一家总部位于加拿大Burnaby的公司,正在英国Culham建设一座示范厂,计划于2025年开始运营,并计划在2030年代初开始销售反应堆。这将是首个与电力厂相关的大规模示范。

结语

LLNL的这次突破为人类迈向清洁能源的未来铺平了道路。虽然我们仍需克服许多工程难题,但这种技术已经不再是空中楼阁了。让我们一起期待着一个清洁、安全且持续的能源时代的到来。

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26 阅读:13206
评论列表
  • 2024-04-03 00:26

    这种文科生的技术性文字组合,看看就行了,知道有这么个事就够了,其他可以忽略不计

  • 2024-04-03 06:14

    米吹

  • 2024-04-03 00:51

    逼逼扯扯腿打折!

  • 2024-04-03 10:58

    自媒体写的所谓突破性的新闻,看个标题就行了,内容肯定是夸大其词

  • pxg 16
    2024-04-03 09:19

    结语中的”我们"是不包括中国人的,我们有自己的国家出面做这件事,比私人公司强多了

  • 2024-04-02 22:53

    能源的尽头是烧开水

  • 2024-04-04 00:27

    美国成功与否和中国毛关系都没有,太空站和芯片是最好例子。中国成功了才有希望。

    淡定de日子 回复:
    当然有关系啦,美国成功了,他就会卖给全世界,别的国家减少了排放,就会有利于地球,我们是在一个地球上,气候变化,谁也逃不过,再说,就算是芯片的事,美国的芯片也是基本上卖给了中国。除了华为哪个手机厂商不是用美国的芯片。
  • 2024-04-03 09:25

    还点火。垃圾,剽窃中国技术。中国已经可以连续运行很久了

    寂寞爱上烟 回复: 铑哥
    还有水变油,还拿了专利,还好多好多补助[大笑][大笑][大笑]
    铑哥 回复:
    是的,中国喷子之所以那么能喷,就是装核聚变装置!永动机!
  • 2024-04-03 09:16

    我不生产开水,我是开水搬运工。

  • 2024-04-03 08:42

    按目前烧开水发电机效率43%计算,投入2度电,放了3度电的热,只能发1.3度电??

  • 2024-04-03 14:29

    一看就是文科生从别人那抄来的,一点营养没有

  • 2024-04-03 23:52

    有些人只会说风凉话,没有科技的冒险失败,怎么会有成功?核聚变是人类的终极能源,这已经是不争的事实,核聚变能释放特大的能量,这是氢弹已经实验过的。难的就是可控核聚变,目前在一步步接近成功,只要继续加大投入,终归有一天会成功的。就像电的发明一样,它也是改变世界。当年老祖宗万和把炸药绑在椅子上飞上天的时候笑的人更多。可如今呢?航天器在天上飞空间站在天上运行。

  • 2024-04-02 23:12

    能源尽头是烧坯屎[捂脸哭][捂脸哭][捂脸哭]

  • 2024-04-03 09:21

    核弹点火技术而已,就可控核聚变点火来说,时间上它落后太多了。

  • 2024-04-03 10:06

    指日可待?屁!

  • 2024-04-03 22:43

    能源危机30年前听到现在了

  • 2024-04-03 19:11

    可以让美国先研究研究,他研究好了我们直接抄过来,省下的科研经费可以用于民生方面

  • 2024-04-03 07:50

    嚯嚯完陆地又盯上海洋了

  • 2024-04-03 07:13

    也就是说投入十个亿,产出也可能是十个亿,那不是白忙活!

  • 2024-04-03 16:01

    会不会太阳系很多宜居星球就这样整没的?

  • zz 1
    2024-04-04 00:55

    正向个鸡毛,支持系统的耗能没算进去,算进去亏成马

  • 2024-04-03 22:35

    米国佬这玩意不靠谱

    淡定de日子 回复:
    近代科学基本上是欧美搞出来的。

森罗万象籍

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