值得一提的是,在可控核聚變的研究領域,我國在全世界上是處于領先的水平,2018年11月12日,中科院合肥物質科學研究院宣布,我國的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置EAST實現了“1億攝氏度等離子體運行”等多項重大成就。中國若掌握可控核聚變技術,會站在C位,對世界格局有巨大的影響。
1、可控核聚變有沒有可能實現?現在還在研究可控核聚變嗎?
首先肯定一點的是:有可能實現!磁約束受控聚變的科學可能性已經在1990年代得到證實,目前正在進行工程可行性的研究探討階段,當然也在進行更深入的等離子體物理研究。其次,不得不承認受控聚變是難度極大的一項工作,即使是集全世界優秀科學家,花費數十年時間也沒有實現發電,目前,研究的難點有多個方面,最主要的一是等離子體物理的認識和對高溫等離子體的優化控制;二是裝置制造和運行材料,包括結構材料、面壁材料、功能材料等。
2、可控核聚變很難研究出來嘛?
不管我們要做什么事,首先要有一個原因,那我們人類為什么要發展可控核聚變呢?這要從能量的角度談起,到目前為止,我們的所需要能量絕大多數來自太陽,比如說石油、天然氣、煤以及水力、風力發電等等,甚至我們生命的根本-食物,它們所蘊含的能量都是太陽賦予的,而太陽的能量來自于哪里呢?這一點大家都知道,它源自太陽內部的氫-氦核聚變反應。
人類現在已經可以利用核裂變來發電了,但地球上核裂變的資源是非常有限的,根據相關數據,目前地球上已探明的可以用作核裂變的原料僅僅夠人類使用幾十年的時間,相比之下,地球上核聚變的資源就要多出很多了,地球上的海水中擁有40萬億噸氘(氫的同位素),而如果完全利用的話,一公斤氘的核聚變反應就可以產生差不多1億度的電能。
這還沒有算上宇宙中其他的廣泛存在的核聚變資源,例如月球上儲量驚人的氦-3,如果人類能夠隨意控制核聚變的能量,我們就可以實現完全的自給自足,甚至可以不再依靠太陽!這也就意味著人類文明將會前進一大步,有了可控核聚變,人類走出太陽系將指日可待。換一個角度來看,核聚變是具有高效率、低成本的清潔能源,這也非常符合人類發展的方向,
核聚變的原理就是通過技術手段將氫原子“捏”在一起,使其聚變為氦,在這個過程中會釋放大量的能量。以目前的科技,要使氫原子發生核聚變,就必須用高溫高壓的方式,這個原理很簡單,原子核之間有著巨大的排斥力,我們又不可能真的能將原子核“捏”在一起,所以就只有將原子核加速,只要原子核具有足夠的速度,它們就可以克服排斥力撞在一起,而高壓環境下的原子核會更集中,這將大大增加原子核碰撞的概率,
要將原子核加速,科學家們可以簡單的用升高溫度的方法來實現,由此可見,核聚變最關鍵的就是高溫環境。人類的末日武器-氫彈就是核聚變反應,它的原理就是利用引爆小型原子彈(核裂變)來達到高溫高壓的環境,進而引發氫彈的核聚變反應,并在一瞬間釋放出強大的能量,但這種反應是破壞性的,不可控制的,如果人類要利用它的能量,這種方式明顯是不可行的。
人類需要用一種持續的、平穩的方式來獲得核聚變的能量,從理論上來講,可控核聚變實現起來似乎并不難,只需要三步就可以,第一步、將核聚變原料放入一個容器中;第二步、對核聚變原料加溫加壓使其產生聚變反應;第三步、通過某種方式將容器里的能量平穩的導出來。事實上,要點燃核聚變對于人類來說并不困難,科學家們可以用多束高能激光,從各個方位對核聚變原料進行加熱,從而實現“點火”的目的,
但難點就在于這個“容器”上,要知道核聚變會產生至少5000萬攝氏度的高溫,與此同時還會產生強大的輻射能,以現在的科技,人類根本制造不出能夠抗得住這種極端“折磨”的材料。但是聰明的科學家想出了另外的辦法,在高溫環境下,原子中的電子與原子核之間的連接會被打破,在這種情況下電子會掙脫原子核的束縛,這種現象被稱之為“電離”。