众所周知,我国在核能技术方面非常领先,尤其是在核聚变技术方面,发展一直处于领先地位。
然而,美国在核聚变技术方面也一直在不断追赶,并且在拉开中国差距的情况下也在不断追赶我国。
但我国有着完善的人力物力计划,尤其是在清华大学和兰州材料研究所发展起来的科研团队,他们以国家利益为重,更注重科研成果的开发和利用。
最近,美国加州太平洋聚变公司提出了一种全新的核聚变方案——“磁能脉冲聚变”,这是一种新设计的新型聚变装置。
那么这款新设计的核聚变装置有哪些优点?
将会如何改变现有的生活?
这款新设计的装置意味着一个能源革命的到来吗?
磁能脉冲聚变。众所周知,磁约束聚变是一种模拟太阳内部发生核聚变所产生的过程,因此称为“人造太阳”。
为了尽可能地提高它与真实的太阳的相似程度,在其内部采用了高温等离子体的设计。
这种高温等离子体的温度至少需要达到上千万度以上,这个温度是一个非常惊人的数字。
比方说,根据我们熟悉的南京大屠杀事件来看,如果液态化的不是铁,而是氘和氚,那这个温度足以瞬间将其化为气体,并且还可以继续升温,使其成为等离子体状态。
如此恐怖的高温再加上高压等离子体状态,形成了一种类自旋的状态。
一个非常稳定且完美的等离子体状态。
如果这个等离子体状态中没有不稳定的因素,能够保持得更持久的话,那么就会形成一个稳定的核聚变反应堆。
根据国际热核聚变实验堆计划(ITER)的预估,一颗稳定状况下等离子体所需时间,大约在3700s左右。
但是随着不断的发展,目前已经将这个时间控制在了300s左右。
那么这个优异的成绩到底是如何取得的呢?
原来是靠着一种新型聚变方案,就是“磁能脉冲聚变”计划所取得的成果。
粒子物理学家们对于“磁能脉冲聚变”一直都非常关注,因为它有着颠覆性的潜力,可能会改变核聚变领域的格局。
如果这项计划成功实施,将会使得实现可控核聚变走上一条更加简单的道路。
那么这款新设计的装置又具有哪些优点,可以帮助实现可控核聚变呢?
具有颠覆性潜力的装置。这款新设计的核聚变装置有着许多优点,这些优点非常吸引人,让我们来看一下。
第一大优点,在等离子体中,控制并扰动的因素是非常大的,因此这些因素在影响着等离子体非常稳定性的同时,也在限制着反应室尺寸的大小。
大多数采用磁约束方法的聚变实验室,大约会有一个米级规模,而ITER实验堆样机正好占据了这个参数标准。
但是如果使用这一项新设计中的技术,或许可以缩减传统设备尺寸的一半,还可以使设备更小型化。
小型化对于实验室来说,非常重要,因为一部分原因就是可以节省反应器设备安装空间,避免因为空间不够而造成不足等情况。
第二个优势,这款新设计中的装置所产生的电脉冲速度是一个非常大的优势,因为它是采用了一种新型马尔克斯发生器。
普通型号通常50兆焦耳,每个大约10^4 kA电流脉冲,而新型则是每个大约10^6 kA电流脉冲。
这电流脉冲释放出来之后,只需要约100 ns左右,就能够达到反应室,而这传统设备每次释放脉冲需要约20 s 量级长时间。
这意味着新型设备释放电流更快,效率更高。
第三个优势,这款新设计中的装置在能量转换效率方面,有着极大的优势。
根据目前已有的数据,这个数据表明,在当前最好的发现条件下,大约会有40%的能量物质被转化为x射线,这些x射线只是偶然地使氘和氚核发生偶然碰撞激发引发了核聚变反应。
然而在这个新发现中,大约有90%的物质能量被转化为x射线,这是一个非常高效的数据,同时只有一小部分x射线用于激发反应室内的小型燃料容器内的氘氚发生核聚变反应。
最高效率为完美状态,然而实际中的这些新查询表明,它们效率非常高,现在已经接近完美了,所剩无几了。
并且按照这种趋势来说,这些新查询还有进一步提升效率的可能性。
这款新设计中的装置与传统设备相比,还有一个巨大的优势,就是传统设备并非批量化生产,而这种新设计提供了一条专业化、规模化、模块化、流水线标准化生产新产品生产线,这是一种革命性的生产方式。
现今时代正在向快速发展和不断更新换代方向前进,每天都有新品出现,每天都有新的生活方式诞生。
因此传统设备制造周期过长就显得不那么适合现在这个时代了,因此这款新设计更符合当今时代发展的潮流。
接下来我们来看看这款新设计中的装置是否比传统设备更加昂贵呢?
答案是否定的,因为这种新设计采用了模块化批量生产方式,这种生产方式意味着它可以在批量生产过程中将成本降低至最低水平,并且这款新设备只需要一间房间即可。
并且全世界只需要建造几千座这样的聚变反应堆,就可以满足人类能源使用的所有需求,这真的是太令人惊喜了。
可持续发展,满足人类能源需求。接下来就是关于环境的问题进行讨论,同时也是这款新设计设备另一个非常大的优势,因为它向人类能源使用提出了一种清洁无污染、无害环保的新型能源使用方法,这种能源使用方法是以氘和氚为原料进行化学反应,不会造成污染,并且不会对地球产生不可逆转性的伤害问题。
而且氘氚作为一种新型清洁能源原材料,其来源也是极为清洁和可再生的,是从海水中提取而来的,并且氚可以通过锂反应堆反应过程进行合成获得。
这样看来,这种新设计中的聚变反应堆一旦量产推广应用于生活,那么将会为人类开辟出一条能源利用洁净环保的道路。
这种新型装置还可以用于推动全球能源政策进行转向,一旦这种有益于环境,更加环保洁净的新型能源出现,将会对各个国家之间进行政策协商带来便利。
由于各个国家间之间对于能源分配的问题无法达成一致意见,对人类社会发展带来了越来越大的影响和伤害,因此这种清洁洁净的新型能源一旦大范围推广使用,将会减少各个国家之间争抢能源资源的问题,对人类社会发展带来正能量。
这款新设计中的设备一旦实现商业化,那么将会创造出许多工作岗位,而且这些工作岗位既包括建造和安装反应堆所需的人才人才,也包括反应堆每年需要进行检查维护到更换服务人才人才,将会推动社会经济发展,为人类创造更多就业机会。
另外,如果将这种技术应用于太空探索,为人类提供可持续太空能源解决方案,那么这将是对于人类未来开拓宇宙的一次重大突破,将会推动科学技术进步及人类文明进程。
还有一种可能,那就是如果这种技术经过进一步研究能够达到成熟安全阶段,那么将会对废弃处理及辐射安全提出全新的标准和方法,这项技术很可能彻底改变核废料处理方式,提高安全性和环保性。
不了解磁能脉冲是什么,我到是想到了另一个可能,托卡马克不是强磁约束吗,把托卡马克的磁能改变成忽强忽弱的脉冲形式,会不会让里边的粒子产生高热能量
只是原理上的成功,到工程上的发电还需30-50年。