已经突破了?彭先觉院士称:核聚变发电距离我们只有六年时间了

已经突破了?彭先觉院士称:核聚变发电距离我们只有六年时间了

太阳至今已经燃烧了四十多亿年的时间,地球仅靠其亿分之一的能量就孕育了世间万物,而它之所以能够源源不断的向外界释放巨大的能量,得益于内部一直进行的核聚变反应。

假如人类能够取得这样的能源途径,岂不是可以从根本上解决能源危机的问题了吗?

事实上科学家很早就在着手研究核能,从威力巨大的氢弹,到现在遍布全球的核能发电站,前者释放的巨大能量已经让众人惊叹,后者则是当前一众大国追捧的新发电模式。

核能发电与火力发电的性质有些类似,都是通过燃料炉中燃料产生的热能让水变成水蒸气,从而推动电机涡轮发电,虽然两者过程相似,但产能效率以及产能原理却是天差地别,火力发电通过燃烧煤炭产生热能,期间会产生大量有污染性的废弃气体。

而核能发电则是通过核反应堆内的核裂变产生热能,它的产生效率较高,1千克铀-235所释放的能量与燃烧2000吨煤的能量相当,且完全不用担心碳排放对大气的污染问题。

核裂变看起来似乎已经非常厉害了,但在核聚变面前,核裂变只能说还是个弟弟。

目前常用的核裂变燃料为铀原子,裂变发电的本质就是用热中子轰击铀原子,随后铀原子会放出2到4个中子,这些放出来的中子再去撞击其他铀原子,从而产生链式反应,开始自发裂变,较重元素的核分裂出较轻的核,并释放出能量。

如果说核裂变是把原子打散,那么核聚变就是把两个较轻的原子合成一个较重的原子。

氢弹即是核聚变,但它属于不可控的核聚变,我们无法具体掌控聚变时的能量,但是既然我们已经掌握了核裂变技术,核聚变只是与核裂变过程相反而已,那么掌握可控核聚变岂不是易如反掌吗?

核裂变和可控核聚变的难度可谓是乘法口诀到微积分,核裂变最重要的条件是合适的压力,目前大多数国家都有能力做到,而可控核聚变除了要求更高的压力,还要有更高的温度。

更高到底有多高?

上面我们说到过,太阳即是靠着可控核聚变源源不断地产出能量,所以更高的温度和压力要和太阳内部相当,几乎等于创造一个小型的人造太阳,太阳从古至今在人们的心中像神,保持着崇高的敬畏,然而我们要创造一个“神”,听起来似乎有些异想天开。

人类能从茹毛饮血发展到如今的科技社会,靠的就是无止境的探索欲与创造欲,古人也从来没有想过有一天可以登陆到天上的星星,但我们现在做到了,所以再创造一个人造太阳,也并不是痴人说梦。

早在今年年初,我国全超导托卡马克核聚变实验装置就实现了1056秒的长脉冲高参数等离子体运行,再一次突破了世界记录,达到了全球领先的程度,就在九月初,我国工程院院士,新型氢弹武器的主要设计者之一彭先觉院士称

这里的六年不是指六年后就可以有成熟的核聚变发电技术并投入商用,而是六年后建设世界上最大的脉冲驱动器,即核聚变发电站,这无疑是一次里程碑式的革新。

不过本次要建成的核聚变发电站并非100%运用核聚变发电,而是采用了核聚变与核裂变相混合的模式,即先让核燃料进行小型的可控聚变,等待中子能量提升后,再让它们轰击原子开始裂变,整个过程将在名为Z-FFR的混合聚变堆进行。

与传统的核裂变发电站相比,混合模式不仅提高的核能的运用率,还提高了安全性,假如混合聚变堆出现了失控,只要切断聚变的高温和高压就能立刻终止整个反应堆,不会像核裂变那样失控爆炸。

之所以没有采用全部核聚变的方式,则是因为目前人类还没有能够100%支持核聚变发电的点火技术。

前面我们提到,核聚变需要超高温与超高压支持,并且要在聚变过程中持续下去,这样就需要一个相应的点火装置,就像发动机的火花塞一样,能够时刻支撑反应过程。

而当下只有激光点火和磁约束等离子体核聚变两种点火装置,前者通过高频脉冲的输出点燃核聚变燃料,需要极高的电容支撑,但人类还没有能力产出如此大的电容器,后者通过磁场对核聚变进行控制,我国取得的相应成果也在这方面,虽然一直在进步,但技术成熟直至实际运用还遥遥无期。

不过人类并非一下子就拥有了飞向太空的能力,我们也不能操之过急,要求一步登天掌握创造太阳的技术,只要一直在前进,离目的地就会更近一点,终有一天能够完全掌控核聚变技术,彻底实现人类的能源解放。