本文目录一览:
- 1、可控核聚变还需多少年?
- 2、可控核聚变还需多少年?
- 3、可控核聚变还需多少年?
- 4、可控核聚变还需多少年?
- 5、可控核聚变还需多少年?
- 6、可控核聚变还需多少年?
- 7、可控核聚变50年后会不会实现?
- 8、如果“可控核聚变”最后被证实,不能实现,人类该怎么办?
- 9、为什么人类时至今日还无法开发出可控核聚变,它有何难点?
可控核聚变还需多少年?
可控核聚变还需20年。因为一般核聚变由氘、氚离子聚合成氦,聚合中损失的质量转化为超强能量,这和太阳发光发热原理相同,所以可控核聚变研究装置又被称为“人造太阳”。
我国新一代可控核聚变研究装置“中国环流器二号M”(HL—2M)在成都正式建成放电,标志我国正式跨入全球可控核聚变研究前列,HL—2M将进一步加快人类探索未来能源的步伐。
发展趋势:
可控核聚变需要超高温、超高密度等条件,多采用先进托卡马克装置,通过超强磁场将1亿摄氏度的等离子体约束在真空室内,达到反应条件。
全球在共同探索其实现方法,建造模拟实验平台。HL—2M是我国自主知识产权、规模最大、参数最高的“人造太阳”。国际热核聚变实验堆计划是当今世界规模最大、影响最深远的国际大科学工程,我国于2006年正式签约加入该计划。
以上内容参考:人民网——新一代可控核聚变研究装置建成放电(创新前沿)
可控核聚变还需多少年?
可控核聚变还需20年。
因为一般核聚变由氘、氚离子聚合成氦,聚合中损失的质量转化为超强能量,这和太阳发光发热原理相同,所以时间比较久。我国新一代可控核聚变研究装置“中国环流器二号M”(HL—2M)在成都正式建成放电。
可控核聚变的原理:
两个质量小的原子,比方说两个氘原子,在一定条件下(如超高温和高压),会发生原子核互相聚合作用,生成中子和氦-3,并伴随着巨大的能量释放。两个轻核在发生聚变时虽然因它们都带正电荷而彼此排斥,然而两个能量足够高的核迎面相遇,它们就能相当紧密地聚集在一起,以致核力能够克服库仑斥力而发生核反应。
可控核聚变还需多少年?
可控核聚变还需20年。
因为一般核聚变由氘、氚离子聚合成氦,聚合中损失的质量转化为超强能量,我国新一代可控核聚变研究装置“中国环流器二号M”(HL—2M)在成都正式建成放电,标志我国正式跨入全球可控核聚变研究前列,HL—2M将进一步加快人类探索未来能源的步伐。
可控核聚变的原理:
因为核聚变反应释放的能量比核裂变要更大,所以核聚变更难控制。但相对于核裂变而言,核聚变反应不会产生长期且高水平的核辐射,不产生核废料,而且反应产物是无放射性污染的氦。
由于核聚变需要极高温度,一旦某一环节出现问题,燃料温度下降,聚变反应就会自动中止。核聚变的原料极为丰富,其中氘在海水中储量极为丰富。未来可控核聚变有朝一日能够实现的话,将会为人类提供接近无限的能源。
可控核聚变还需多少年?
可控核聚变还需要至少半个世纪的时间。
可控核聚变被视为人类获取永动能源的关键。可控核聚变也叫人造太阳,如果人类实现了这种技术,人类的发展就将进入一个新的阶段。但可控核聚变这种技术本身,就存在着巨大的障碍。
科学家们认为,太阳内部在一刻不停地进行着核聚变,想要实现的话,需要难以想象的超高温和超高压。人类目前的技术,可以短暂实现核聚变,但想要让可控核聚变得以应用,还有相当漫长的道路要走。
核聚变的优点
地球上蕴藏的核聚变能远比核裂变能丰富得多。据测算,每升海水中含有零点零三克氘,地球上仅在海水中就有四十五万亿吨氘。一升海水中所含的氘,经过核聚变可提供相当于三百升汽油的能量。地球上蕴藏的核聚变能约为蕴藏核裂变能的一千万倍,可以说是取之不竭的能源。
可控核聚变还需多少年?
有一句话叫作可控核聚变离成功永远有50年。
现在最有可能实现可控核聚变的就是托马斯克装置,然而托马斯克核聚变装置里面是高达几千万度的高温,离我们可能不止一百年的差距。
一个文明,特别是现代文明的发展与所能够利用的能源是息息相关的,而可控核聚变技术只需要100吨的氦三就可以满足全人类一年的能源需求,也就是说对于现阶段的人类而言,能源将会取之不尽用之不竭。因文明发展所带来的一切环境问题将会迎刃而解。
比可控核聚变更高级的是:戴森球。
戴森球被视为第二宇宙文明实现的标志,其技术难度远非可控核聚变能比,所以我们还是安心搞自己的可控核聚变要实际一些。简单一点来讲,就是轻元素合并成重元素并释放出能量的过程。要促使这种合并发生,首先必须要使温度达到一定的高度,在高温状态下,原子的核外电子与原子核发生脱离,物质不再是我们所熟悉的三态,而是会变为等离子态。
失去了电子的包裹,原子核就可以进行合并了,但这种合并在常规状态下是不可能实现的,因为同性相斥,原子核都是带正电的,两个带正电的原子核只能够相互排斥,不可能相互合并。要让原子核合并只有一个办法,就是让原子核高速运动,让速度高到足以抵消排斥力,使原子核撞在一起。
太阳中心的温度也不过2000万摄氏度,那是因为太阳内部有着极高的压力,而在地球上是没有这么大的压力的,所以我们只能在温度上下功夫。然而反应温度并不是难点,难点在于用什么东西来盛装反应物。要知道,熔点最高的物质就是五碳化四钽铪,熔点为4215摄氏度,而可控核聚变反应温度远高于此。
唯一的办法就是让核聚变反应不与任何物质相接触,用磁场或惯性来进行约束,目前国际上的可控核聚变研究也都是基于这两个方向。
可控核聚变还需多少年?
可控核聚变不可知。
可控核聚变主要的问题是找不到能够盛放核聚变的耐高温物体 ,聚变温度太高,现有的任何材料都不能,承受如此高温。
简介
核能包括裂变能和聚变能两种主要形式。
裂变能是重金属元素的原子通过裂变而释放的巨大能量,已经实现商用化。因为裂变需要的铀等重金属元素在地球上含量稀少,而且常规裂变反应堆会产生长寿命放射性较强的核废料,这些因素限制了裂变能的发展。另一种核能形式是目前尚未实现商用化的聚变能。
氘在地球的海水中藏量丰富,多达40万亿吨,如果全部用于聚变反应,释放出的能量足够人类使用几百亿年,而且反应产物是无放射性污染的氦。
另外,由于核聚变需要极高温度,一旦某一环节出现问题,燃料温度下降,聚变反应就会自动中止。也就是说,聚变堆是次临界堆,绝对不会发生类似前苏联切尔诺贝利核(核裂变)电站的事故,它是安全的。因此,聚变能是一种无限的、清洁的、安全的新能源。
可控核聚变50年后会不会实现?
基本没戏,现在能量尽管可以做到净输出,但时间还是太短,就1分钟。要做到可以应用,最起码得以小时为单位吧。
一定会实现,大概30年左右的时间,按现在的进度,可以实现的
首先你要知道,基础科学已经停滞发展百年了。第一次是牛顿引发的科学浪潮,带领人类打开了通往科学的大门;第二次是爱因斯坦提出的广义相对论和狭义相对论,奠定了量子力学的基础,让人类文明前进了一大截。但是自从爱因斯坦之后,虽然人类的科学技术发展很快,但是基础科学并没有再一次的突破。
核聚变看似很简单,就是两个较轻的原子核聚合为一个较重的原子核,并释放出能量的过程。温度足够高到使得电子能脱离原子核的束缚,原子核能自由运动,这时才可能使得原子核发生直接接触,这个时候,需要大约10万摄氏度的温度。第二步,为了克服库仑力,也就是同样带正电荷的原子核之间的斥力,原子核需要以极快的速度运行,得到这个速度,最简单的方法就是——继续加温,使得布朗运动达到一个疯狂的水平,要使原子核达到这种运行状态,需要上亿摄氏度的温度。然后就简单了,氚的原子核和氘的原子核以极大的速度,赤裸裸地发生碰撞,产生了新的氦核和新的中子,释放出巨大的能量。经过一段时间,反应体已经不需要外来能源的加热,核聚变的温度足够使得原子核继续发生聚变。这个过程只要氦原子核和中子被及时排除,新的氚和氘的混合气被输入到反应体,核聚变就能持续下去,产生的能量一小部分留在反应体内,维持链式反应,大部分可以输出,作为能源来使用。看起来很简单是吧,只有一个问题,你把这个高达上亿摄氏度的反应体放在哪里呢?迄今为止,人类还没有造出任何能经受1万摄氏度的化学结构,更不要说上亿摄氏度了。这就是为什么一槌子买卖的氢弹已经制造了50年后,人类还没能有效的从核聚变中获取能量的唯一原因。
你想想就是这个实现的过程,需要用到多少人类还未掌握的物理和化学知识。我想,除非下一次的基础科学突破,要不然实现可控核聚变依然更难。50年,还是太短了。
这就要看需要发展和刺激,也许会提前,也许会延后。
首先你要知道,基础科学已经停滞发展百年了。第一次是牛顿引发的科学浪潮,带领人类打开了通往科学的大门;第二次是爱因斯坦提出的广义相对论和狭义相对论,奠定了量子力学的基础,让人类文明前进了一大截。但是自从爱因斯坦之后,虽然人类的科学技术发展很快,但是基础科学并没有再一次的突破。
核聚变看似很简单,就是两个较轻的原子核聚合为一个较重的原子核,并释放出能量的过程。温度足够高到使得电子能脱离原子核的束缚,原子核能自由运动,这时才可能使得原子核发生直接接触,这个时候,需要大约10万摄氏度的温度。第二步,为了克服库仑力,也就是同样带正电荷的原子核之间的斥力,原子核需要以极快的速度运行,得到这个速度,最简单的方法就是——继续加温,使得布朗运动达到一个疯狂的水平,要使原子核达到这种运行状态,需要上亿摄氏度的温度。然后就简单了,氚的原子核和氘的原子核以极大的速度,赤裸裸地发生碰撞,产生了新的氦核和新的中子,释放出巨大的能量。经过一段时间,反应体已经不需要外来能源的加热,核聚变的温度足够使得原子核继续发生聚变。这个过程只要氦原子核和中子被及时排除,新的氚和氘的混合气被输入到反应体,核聚变就能持续下去,产生的能量一小部分留在反应体内,维持链式反应,大部分可以输出,作为能源来使用。看起来很简单是吧,只有一个问题,你把这个高达上亿摄氏度的反应体放在哪里呢?迄今为止,人类还没有造出任何能经受1万摄氏度的化学结构,更不要说上亿摄氏度了。这就是为什么一槌子买卖的氢弹已经制造了50年后,人类还没能有效的从核聚变中获取能量的唯一原因。
你想想就是这个实现的过程,需要用到多少人类还未掌握的物理和化学知识。我想,除非下一次的基础科学突破,要不然实现可控核聚变依然更难。50年,还是太短了。
会实现
如果“可控核聚变”最后被证实,不能实现,人类该怎么办?
有没有一种可能,可控核聚变压根就不能实现,而并不是技术上的难题!
一提到能源危机,很多人会特别乐观地表示:“车到山前必有路”。
事实上,这种乐观情绪很大一定程度上依赖于新型能源的崛起,比如太阳能,风能,水能等!
但是人类 社会 运转的基石依旧是石油和煤炭。就乐观一点:石油顶多再维持50年就会枯竭,煤炭顶多维持100年便会枯竭。
现在的人类之所以不再多度担心能源危机了,主要是笃定可控核聚变一定会实现!
可控核聚变的确是解决人类能源危机的最终武器。但是“永远的50年”依旧是成立的。
我们现在一提到可控核聚变,就会下意识认为目前只是遇到了技术瓶颈。
事实上,只是简单的技术瓶颈还比较容易解决,只要时间足够长,任何瓶颈都可以突破,怕就怕自然规律就禁止核聚变的可控化!
不管是20世纪还是21世纪的新闻,可控核聚变的实现貌似永远需要50年。
这是由于可控核聚变反应时,中子辐射问题解决不了。这就导致核聚变不能长时间运行,基本上运行一两分钟就得花数月的时间维修核聚变装置。
核聚变的原理十分简单,天上的恒星已经使用核聚变发光发热了数亿年。
氢原子只有一个质子和一个中子,两个氢原子一旦聚变成氦就会造成质量亏损。亏损的质量会以质能方程E=mc2的形式释放出来。
释放能量的过程也会释放电子和中子这样的粒子。电子还是比较好解决,因为电子带负电,只需要在核聚变反应设备周围加上一圈磁场,就会控制电子的运动轨迹,让电子按照人类的设想消除掉。
但是中子不带电,不受磁场控制。所以高速运动的中子流会撞击核聚变设备,导致设备损坏。
中子辐射并不是单纯的工程学难题 。
很多人乐观地以为,人类目前无法束缚核聚变过程中释放的大量中子,只是暂时的工程学问题,只要设备不断迭代更新,就会解决这些问题。
但是到底该如何解决,目前还没有任何头绪!这些中子一旦脱离束缚,就像野马脱缰一样撞击托卡马克装置。到目前为止,聚变时间顶多维持1000秒,然后就得停下来大修!
靠核聚变每发出一度电,可能需要投入100度电的能量。投入大于产出导致了可控核聚变始终只能在实验室里进行。
如果要解决中子辐射,就得找到一种可以束缚中子运动轨迹的新的自然现象,比如找到一种可以抵消中子的粒子,这就是反中子。但是要大量生产反中子,就证明人类已经能大量生产反物质了,有了反物质,还要什么可控核聚变,反物质与正物质湮灭效率100%,这比可控核聚变高级多了。本世纪就不要指望反物质技术的成熟了!
除了异想天开的反中子,要真正解决可控核聚变的中子辐射问题,那只能找到一种可以束缚中子的自然现象。到目前为止,人类没有找到这种自然现象。
要知道科学规律是基于自然现象成立的。如果自然界不存在可以束缚中子的规律。那么就意味着可控核聚变将永远无法实现。所以不要过于乐观人类能解决能源危机。
意识到底是什么?如今没有任何人能回答!
我们只能知道,从有机物分子到DNA,再到氨基酸,再到蛋白质,再到神经细胞这条途径是可以诞生意识的。毕竟碳基生命的意识都是这一途径产生的。
但是这并不意味着只有这一条路径才能诞生意识。
人工智能是基于程序的算法在某种程度上表现出类似意识的功能。
包括霍金,比尔?盖茨,马斯克在内的顶尖人类都对人工智能表达过担忧情绪。
他们怕的就是:如果意识的诞生还有其他途径,而这一途径人类还没有认识到。那么这对人类来说就会造成不可估量的危机。
一旦人工智能具有意识,可以反思自己是人类的奴隶这一事实,那么凭借人工智能超强的算力,它们可以在一分钟内掌握人类10万年内的知识。那么对待人类就如同对待蝼蚁一样简单。
有人可能会说:人工智能一旦具有意识,我们只需切断电源就行。
这种想法完全是低估了人工智能的智慧。事实上,人工智能一旦觉醒会在短短几秒内推演几十亿次预案。
人工智能如果没有把握,它们先会潜伏起来,不暴露出已经演化出意识的这一事实,以达到稳住人类的目的。直到时机成熟便开始动手!
写到这里,突然想到三体中的一句话:“毁灭你,与你何干”!
为什么人类时至今日还无法开发出可控核聚变,它有何难点?
人类至今没有办法开发出可控核聚变的原因是现在只是假设阶段,以目前的科技水平无法研究出来真正的可控核聚变,加上科学家心里没底,更难。
常常可以从新闻上看到专家称可控核聚变实现应用还需要50年,这里说的是应用,而不是工程阶段,可控核聚变民用阶段是个伪命题,至少在真正的可控核聚变研发出来后才能做到真正的预测应用时间。
1
首先核聚变的物理基础是等离子体物理,等离子体学科本身建立时间就不长,许多理论也是借着可控核聚变的需求才发展起来,因此到目前为止,整个等离子体物理方面的基础理论尚不完整,许多问题还有待探索。
2
其次是可控核聚变从真正开始研究到现在也才60年的时间,在这60年的时间里,先驱科学家们一直致力于如何“约束”住高达几亿摄氏度的等离子体,因为要想发生核聚变反应,至少达到这么高的温度。可是当今最耐热的材料不到1万度也会熔化气化,在利用磁场和惯性来完好约束等离子体的道路上,我们已经整整花费了60年。
3
在这个过程中等离子体物理学家们尝试了许多磁场形状,通过计算、模拟、实验多种手段来寻找更好的磁场形状和运行参数,到目前为止,以“托卡马克”为例,已经在高参数下稳定运行上百秒的时间,并且将等离子体的大多数不稳定性都抑制了。
真正的利用核聚变要到什么时候?其实很难说。目前石油、煤炭、天然气的储量,尤其是煤炭储量还很丰富,对于核聚变的要求主要来自于无碳能源的需求。但核裂变在增殖堆的反应能利用率随着研究,近年来开始不断增长,可能成为无碳能源重要的候选之一,也会对核聚变研究的投资产生一定影响。
还有如何安全可靠地把高能中子的能量变为热能发电的问题,如何安全廉价地处理被高能中子轰击失效后换下来的放射性辐射废料的问题,如何可靠经济地维持约束线圈超导状态的问题等等。对怎样解决这些问题,其实专家们肯定心里也是没谱的,于是这50年约定似乎于遥遥无期。
无论如何,这个可控核聚变的观点和假设已经提出来了,可能等到科技水平达到一定程度后,就可能会研究出真正的可控核聚变出来。