加载中…清洁能源人造太阳@365
(2022-12-15 17:33:47)
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365科学技术 |
2022年12月15日 星期四，乌鲁木齐 小雪转晴
-18/-10。
一
核聚变产生的能量可以解决清洁能源问题，所以一直都格外引人关注，人造太阳已经被多少此用来鼓舞人心，现在还是屡试不爽，只要一有什么冬季，一定可以激起千层浪。
美好的希望总是要有的，不然苦闷的人哪有盼头，人间炼狱般的生活让人们灰头土脸，内心保留一丝希望，对于肮脏的尘世也是一个升华，能源紧张造成了一系列的人们之间的争夺也许可以通过科学方法缓解，很多人都寄希望与此。
国人一直在这个领域有关注，因为这里我们有超越美国的机会，常见一些报道，至于实际情况如何还真不是很清楚，一味简单地相信或者怀疑都不可取，需要自己的判断，更需要业界的透明公开。
院士杜祥琬：可控核聚变美国成了吗？
美国能源部宣布，在加利福尼亚州的劳伦斯·利弗莫尔国家实验室（LLNL），研究人员首次在核聚变反应中产生“净能量增益”，即聚变反应产生的能量大于促发该反应的镭射能量。
人类探索核聚变已经有几十年的历史，但长期以来聚变反应总是无法实现净能量增加，即消耗能量总是超过反应产生的能量。
因此，美国宣布首次实现聚变点火，旋即引发了科学界的轰动。有乐观的议论认为，一劳永逸地解决能源问题已经出现曙光，核聚变有望数十年或更长时间内实现商业化，它将为人类带来真正清洁、无限能量的能源。
美国激光核聚变成功点火，能否破解人类能源难题？
中国工程院院士杜祥琬接受凤凰网采访时表示，美国国家点火装置实验目的，不是给人类提供能源解决思路，而是核武器研究。
解决能源问题的曙光？
核聚变是模仿太阳的原理，使两个较轻的原子核结合成一个较重的原子核，结合期间释放出大量能量。与化石能源相比，核聚变反应不排放二氧化碳，与目前广泛应用的核能（核裂变）相比，它既不会产生核废料，辐射也极少，因此被称为清洁能源的“圣杯”。
此前，美国国家点火设施已进行了多次核聚变实验，最好的成绩是产出和投入能量比为70%，仍然是净能量损失。这一次的不同之处在于，核聚变反应产生了大约2.5兆焦耳的能量，大约是激光所消耗的2.1兆焦耳能量的120%，输出能量大于输入能源。
对此，美国能源部长詹妮弗·格兰霍姆表示，美国首次成功在核聚变反应中实现净能量增益是一项“里程碑式的成就”，这项成果预计将可能帮助人类在实现零碳排放能源的进程中迈出关键一步。
不过，相较于乐观的美国专家们，中国工程院院士杜祥琬对这一实验成果保持了更谨慎的看法。他在接受凤凰网采访时表示，美国国家点火装置实现的净能量增益，是科研上的进展，但离产生上百倍的高增益目标还差得很远，更不说提变成真正清洁、无限能量的“人造太阳”。
他还指出，美国国家点火装置实验目的，不是给人类提供解决能源问题的思路，而是核武器研究。
据悉，美国国家点火装置由美国能源部下属管理核武器的国家核安全局负责运行，它的主要任务是实现能产生高能量的聚变反应，并为美国核武器储备的维护提供指导。
杜祥琬认为，LLNL的核聚变增益属于聚变物理范畴，不太可能为人类能源问题提供解决思路。他解释道，人们真正用于能源的核聚变，是一种非爆炸性的可控的核聚变。
根据实验分析，LLNL核聚变反应释放了大约3.15MJ的能量，比进入反应的能量多大约54%，是之前1.3MJ记录的两倍多。
不过，虽然聚变反应产生了超3.15MJ的能量，但NIF在此过程中消耗了高达322MJ的能量，大约是3.15MJ的102倍。
与美国相比，我国的“人造太阳”现在处于什么水平？
目前为止，人造太阳的途径目前有两个：一是磁约束核聚变，另一类就是此次成功点火的激光核聚变。
中国工程院院士杜祥琬向我们解释了激光核聚变的原理。劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）“国家点火装置”的研究人员使用了192束激光，从两端向一个圆柱体发射激光束将能量注入，而圆柱体中一个仅有半个气枪BB弹大小的靶丸受到挤压，球内的氘氚聚变燃料被“点燃”，产生出能量。
磁约束核聚变的具体应用为托卡马克装置，通电后托卡马克内部会产生巨大的螺旋型磁场，将悬浮其中的等离子体加热到一个较高温度，最终引发核聚变。
杜祥琬指出，对于两种技术路线，学界主流认识认为，托卡马克装置的磁约束核聚变实现商用化更有希望，是真正走向聚变能的技术途径。
目前，全球最大“人造太阳”国际热核聚变实验堆（ITER），即采用了托卡马克装置。ITER是全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一，同时是中国以平等身份参加的最大国际科技合作项目。
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