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人类为什么要研发可控和聚变

又为什么说掌握了可控和聚变就等于解决了人类未来的能源需求呢

首先我们来聊第一个问题

为什么要研发可控和聚变

在人类目前的发展中

我们所使用的能源主要来自于石油和煤炭

且先不说这两者都会对环境产生污染

主要是它们周围不可再生能源

迟早会有用完的那一天

如果要寻找其他能源来替代

可控和聚变无疑是最好的选择

那什么是可控和聚变呢

其实我们熟悉的太阳

就是一种核聚变反应

在太阳的内部

每秒中都会有六亿吨的氢经过热核聚变反应为五点九六亿吨的海

并释放出相当于四百万吨氢的能量

而这一秒钟所释放的能量

就可以满足人类二十万年以上的能量存在

但我们并不能直接将这些能量拿来使用

所以我们只能自己发展核能

也就是自己造一个太阳

可能很多人听到核都会文和色变

但其实核能主要以裂变能和聚变能两种形式存在

它们的本质有很大的区别

核裂变是重金属元素的原子通过裂变而释放的巨大能量

像核电厂就是其中的代表

它会使用有等重金属元素

并且常规裂变反应堆会产生放射性较强的核废料

造成的辐射污染和遗害千年的废料也很难处理

而核聚变则是两个较轻的原子核聚合为一个较重的原子核

并释放出巨大能量的过程

在相同质量下

核聚变所释放的能量是核裂变的数倍

而在自然界中

最容易实现的核聚变反应是氢的同位素

刀与川的聚变

这些能源要比核裂变需要的能源丰富的多

据估算

每升海水中就有大约零点零三克刀

所以地球上的海水里就存有四十五万亿吨刀

而一升海水里的刀经过聚变后所产生的能量

相当于三百升汽油燃烧后释放的能量

如果将海水中的刀全部用于核聚变

那么产生的能量足够人类使用上百亿年

到那时

太阳都已经不存在

更重要的是

核聚变反应下的产物是无放射性污染的海

并且核聚变需要极高的温度

一旦某个环节出现问题

燃料温度就会立刻下降

反应也也会随即终止

换句话说

核聚变反应是一种次零界堆

它绝对不会发生类似于切尔诺贝利和福岛核电站的事物

简而言之

核聚变反应可以看作是一种无限清洁

安全的新能源

所以各个国家才会对核聚变的研发看得如此重要

而这种强大的能源也代表着它的研发难度非常高

向氢弹爆炸所释放的大量核变能是不可控制的

想要可控

就必须要达达一亿度以以上的高温

通过高温时等离子态下的原子和有控制的发生大量原子核聚变反应

而在当下的研发方案中

托卡马克装置是一种很不错的选择

托卡马克的中央是一个环形真空室

外面缠绕多组一定形态的线圈

在通电的时候

托卡马克的内部会产生巨大的螺旋形磁场

并将其中的等离子体约束住

使它与外界尽可能的隔热

这样等离子体才能被加热到上亿度的高温

已达到核聚变的目的

而就在近日

我国新一代的人造太阳中国环流三号取得重大科研进展

首次实现一百万安培等离子体电流下的高约束模式运行

这不仅再次刷新了磁约束聚变装置运行的记录

还突破了等离子体大电流高约束模式运行控制

高功率加热系统

注入耦合

先进偏滤

气味型控制等关键技术难题

可以说

这是人类可控和聚变史上的一次重大里程碑

相信在不久的未来

我们将会掌握成熟的可控和聚变技术

到那是

人类不仅可以实现能源自由

走出太阳系也是指日可待的