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核聚变的难度还是在于材料上,目前我们没有核聚变那么高温度的容器,这才核聚变的难点。
什么是可控核聚变?
事实上,核聚变燃料是氢,不是很准确。没有错误。氢确实是宇宙中常见的化学物质。它是取之不尽、用之不竭的。同时,它也是核聚变所需的燃料。然而,核聚变燃料在每个人的认知中并不直接使用氢气。如果是这样的话,那就很简单了。请记住,地球上从不缺少大量的海水,其中可以转化出无数的氢。
核聚变燃料是三种放射性核素,每一种都是氘和氚。在这三种放射性核素中,氢的含量最丰富占99.98%,而氘的含量很小,在自然界中约为0.02%。然而,氚在自然界中很难长期存在,因为它有12.33年的药物半衰期。对于太阳来说,氘很容易达到聚变标准,但氘的含量很小,而且木星的质量已经达到了聚变标准,在太阳的褐矮星环节超过13MJ。因此,在太阳的主序星时期燃烧的东西也逐渐来自金属。然而,金属的聚变是非常困难的,远远不能探索人类现阶段的高科技。
可控核聚变的难度在哪里?
核聚变要实现几个关键环节,其中一个关键环节就是要实现数百万度的高温,并且必须有一个容器来容纳这种超高温。但在这个阶段,我们没有一个容器能承受数千万度以上的高温。目前最耐高温的原料是五碳化四钽,溶解点为4215℃,但没有几千万度的零。因此,专家们走的是另一条路,那就是氘和氚的聚变反应,但实现这一点实际上是困难的。它必须满足极高温和极高压的基本标准,但这一标准可以很容易地保证在恒星内部。但是人们很难达到这个标准。
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地球上有很多东西都是非常珍贵的,其中就包括太阳,在地球上孕育了亿万年,至今依然没有停止。太阳之所以能够诞生,其实就是因为其内部有一个能够“发光发热”的核心装置,叫托卡马克。它就是人造太阳,又称等离子体。我国在这一领域也一直都非常重视,在今年7月我国著名科学杂志《自然》上发表了一篇论文,宣布中国科学家在新一代热核聚变研究中取得突破性进展。
人造太阳就是用核聚变反应实现人类对未来的终极目标,核聚变是一种非常厉害的能源方式,它能够源源不断地给人类带来大量物资和能源。当温度达到一亿摄氏度左右,就会产生核聚变反应。在上个世纪五六十年代,核聚变反应是一种核燃料产生、转换与释放过程,通过核聚变可以让燃料中的杂质进行燃烧掉,最终转化成新元素与新能源。但目前核聚变是比较难实现的,因为核聚变反应需要一定时间和技术支持,所以核聚变技术也是人类一直努力的目标。
热核聚变就是将核聚变反应进行的一种反应。也就是说,如果将核反应变成了燃料、氘和氚等中子,这样就可以实现更大功率、更高密度的核聚变反应。为了实现这样的核聚变反应,科学家们设计了多种形式的聚变装置。其中比较常见的就是磁约束装置。磁体顾名思义就是能够将原子核紧紧地束缚在一起的装置。除了磁约束装置之外,还有等离子体驱动装置等,这些装置都可以实现核聚变反应。
其实核能不仅是人类发展的一个重要方向,也是很多国家的能源储备之一。虽然现在全球煤炭资源储量非常庞大,但是目前全球煤炭资源总储量已经超过了1000亿吨。其中,煤炭和石油占到了全球总储量当中的60%左右。虽然这些能源现在已经能够满足人类日常生活的需要,但是随着科学技术的发展,煤炭和石油都将会慢慢枯竭,所以说未来将有更多更好的能源可以供人类使用。
在人造太阳的实验中,科学家们最主要的目标就是让核聚变装置释放出足够多的能量。只有这样,人类才能够更好地利用核聚变来进行能源开发。现在来看,要实现核聚变所需要的能量需要一个非常大的托卡马克来进行支撑。
在过去的几十年中,国际上一直都想要实现聚变发电,但因为各种原因一直未能实现。但我国科学家就一直在进行这方面的研究,终于在今年,实现了这一目标。我国此次宣布了这一研究成果之后,相信未来我国聚变事业也会得到更多人的关注。
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实现控核聚变最大的难度就是需要上亿度的高温才能引起核聚变反应。
而且就算达到了上亿的温度,等离子体也会有非常多的不稳定性,如果实验中有任何的闪失,或者一丁点错误,那么就会激发这个不稳定性,就导致实验前功尽弃。
一,这件事是怎么回事。
这个事情是指我国研发的人造太阳装置,能实现高密度、高比压、高自举电流运行,并且可以存放电流突破了100万安培,在最近几年我国在核聚变研究过程中保持不断突破,从几十秒到几百秒到现在,突破了1000秒,虽然现在可控核聚变当前还只能在实验室里的短时间内维持,但已经相比以前取得了重大的进步,可控核聚变技术是实现核聚变的重要技术,我国目前处于世界领先地位。
二,核聚变的其他难度。
核聚变不但需要温度,还需要在足够大的体积空间内产生足够强的磁场,要有磁场就要有磁铁,这么大的磁场是需要十分巨大的磁铁,磁铁需要的电流是非常巨大的,而且这些东西的实现,伴随着都是要烧非常非常多的钱。
不仅烧钱对材料要求也很高,进行实验的材料需要承受高温高辐射的环境,现在没有很适合这样耐用的材料,而且核聚变想研究成功不单单是需要一个国家,是需要很多国家一起通力协作才能完成的,而现在世界局势普遍紧张。
三,这件事我的看法。
近年来,天气气候问题日益严重,自然灾害也逐渐加多,这些都是大自然的情况,在以后的日子不可避免的可能会出现能源匮乏,人类会清醒的认识到能源的问题,妥善解决能源枯竭的问题是人类以后重大的课题之一,如果核聚变研究成功了,将会有取之不尽,用之不竭的烧氘新能源,可以大大的利好人类未来的发展,对人类有十分重大的意义。
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