未來電費也許免費 可控核聚變新方法取得突破,成本大幅下降

2022年10月23日15:34:24 科學 1588


未來電費也許免費 可控核聚變新方法取得突破,成本大幅下降 - 天天要聞

圖片來源於網絡

人類文明的發展速度本質上取決於能源的獲取方式,而提到未來能源,最受矚目的莫過於可控核聚變了。

為什麼呢?因為地球上所有的能源原本就都來自於核聚變,而這個核聚變的主體就是太陽。太陽本質上就是一個巨大的核聚變反應堆,而核聚變其實就是兩個輕原子聚合成一個重原子並釋放能量的過程,由於這個過程會出現質量損失,而損失的質量會以能量的形式被釋放出來,所以其產生的能量是十分巨大的,如果這些能量被一瞬之間釋放出來,將會產生摧枯拉朽的威力,氫彈就是利用了這一原理。氫彈的本質雖然是核聚變,但這種核聚變是不可控的,要想使之產生可供人類利用的能量,就必須要將其可控化。

所謂可控核聚變就是讓整個聚變過程緩慢進行,也就是控制它的反應速度,這本身並不難,難點在於拿什麼來盛裝反應物。

要促成聚變反應就需要極高的溫度和壓力,太陽之所以能夠成為一顆發光發熱的恆星,就是因為它自身有足夠的質量,以至於內部存在着極高的壓力,所以在高溫高壓的作用下,聚變反應就發生了。在地球上想要模擬太陽核心的巨大壓力是基本做不到的,所以要促成聚變反應就需要更高的溫度。目前已知熔點最高的金屬是金屬鎢,它的熔點約為,而目前人類所能夠製造的熔點最高的物質為五碳化四鉭鉿,熔點為,它們都遠低於可控核聚變所需的溫度。

顯然,目前沒有任何物質可以用來盛裝反應物,所以就只能設法對反應物進行約束。

目前理論上可行的約束方法主要分為兩類,即磁場約束和慣性約束。慣性約束就是利用粒子的慣性作用來約束粒子本身,避免反應物與任何物質發生接觸。人類在慣性約束方面的經驗較為有限,目前各個國家都沒有明顯的技術突破,所以磁場約束還是現階段的主要研究方向。利用磁場來約束高溫等離子體,這種方法對於人類來說既有理論基礎,又有實踐經驗,因為早在20世紀50年代,人類就製造出了一種磁場約束裝置,即托卡馬克裝置。

托卡馬克裝置是一種非接觸性的環形容器。

它的內部構造大體是這樣樣子的:一個環形真空室,在真空室的外側纏繞有線圈,當線圈通電時會產生巨大的螺旋形磁場,加熱並促成核聚變反應,並將反應物約束於其中,避免其與任何物質相接處。目前世界上各個國家對於磁場約束的研究都是基於托卡馬克裝置而進行的,而中國則處於世界領先地位,此前我們已經在實驗中實現了萬度長脈衝高參數等離子體維持運行秒,溫度1.2億度運行時間也達到了秒。按照目前的進度,我們預計可能會在年實現示範工程發電,而至於最終的商業化發電,時間還很難預測。

在各個國家都將目光集中在托卡馬克裝置上時,一家初創科技公司卻另闢蹊徑,研發了一種約束可控核聚變的新方法,並宣稱已取得實驗成功。

這家位於西雅圖的初創公司名為「ZapEngergy」,它們所研發的方法同樣是磁場約束,但並不是基於托卡馬克裝置。托卡馬克裝置產生磁場所依靠的是大量的磁鐵、線圈以及屏蔽材料,這就使得成本高昂,而ZapEngergy所研發的方法完全用不到這些,他們是利用等離子體實現自我約束。這在理論上是完全說得通的,因為等離子體本身就是帶電的,既然帶電,就可以形成磁場,那麼到底是怎樣讓這些帶電等離子體形成磁場實現自我約束的呢?這就是個秘密了。

ZapEngergy並沒有公布該技術的具體細節,只是宣布了實驗的成功,並且最終實現了能源收支平衡,也就是說能夠產生正收益。

這種磁約束方法還有一個優點,那就是體積小,可以將其做成模塊化,可以組合使用,也可以單獨使用,這意味着它將可以應用於偏遠地區。如果按照ZapEngergy的說法,這種新技術在成本上要遠低於傳統技術,可能會加速可控核聚變的商業化進程。當然,這只是我們繼續目前所知進行的樂觀設想,由於我們並不了解這種新技術的細節,所以無法判斷其最終是否能夠真的成功,更無法推斷其應用於商業化發電的時間。

科學分類資訊推薦

量子真空漲落對整數量子霍爾與分數量子霍爾態的調控 - 天天要聞

量子真空漲落對整數量子霍爾與分數量子霍爾態的調控

真空,這片看似空無一物的廣闊空間,在量子力學時代被賦予了深刻的新內涵。它不再是單純的虛無,而是充滿漲落的活躍舞台。儘管它們對宏觀系統的影響微乎其微,但低維物理領域的最新突破已開始揭示這些量子真空漲落塑造和重新定義物質性質的驚人力量。
植入式連續腦電圖臨床試驗成果顯著 - 天天要聞

植入式連續腦電圖臨床試驗成果顯著

器械之家醫療器械媒體報道先鋒分享專業醫療器械知識關注來源:醫械一線近日,澳大利亞的Epiminder公司宣布其植入式連續腦電圖監測(iCEM)系統——Minder的臨床試驗結果,相關成果已發表於權威期刊《癲癇》雜誌。此次在澳大利亞開展的UMPIRE試驗意義重大,堪稱該領域的里程碑。試驗結果有力地驗證了Minder iCEM系統的安全性...
震撼!中國科技突破引領全球,能源與交通領域迎來重大變革 - 天天要聞

震撼!中國科技突破引領全球,能源與交通領域迎來重大變革

在科技發展的浩瀚星空中,中國正以璀璨之姿閃耀,多項科技突破如同一顆顆耀眼的新星,照亮了人類進步的道路。近日,我國在能源與交通領域取得的兩項重大科技突破,更是讓世界為之矚目。首先,在能源領域,中國可控核聚變「人造太陽」創造了新世界紀錄!
颱風「蝴蝶」最新路徑來了!預計明天在這裡登陸 - 天天要聞

颱風「蝴蝶」最新路徑來了!預計明天在這裡登陸

今年第1號颱風「蝴蝶」13日21時位於距離廣西北海市南偏西方向約305公里處,中心附近最大風力為12級(33米/秒),強熱帶風暴級。預計將以每小時15-20公里的速度向北偏東方向移動,於14日中午前後在廣東徐聞到廣西北海一帶沿海登陸,將給我省帶來明顯風雨浪潮影響。省防汛辦要求:一要加強值班值守。本周末是這次颱風、降雨過...
歷史性突破,寧波斬獲第25屆中國專利獎「雙金」獎 - 天天要聞

歷史性突破,寧波斬獲第25屆中國專利獎「雙金」獎

潮新聞 記者 李華 通訊員 魏雅綺 盧麗娜 孫萌近日,國家知識產權局發佈第25屆中國專利獎授獎情況,寧波攬獲金獎2項、優秀獎8項,其中寧波智能裝備研究院有限公司和浙江極氪智能科技有限公司(第二權利人)分獲「中國專利金獎」和「中國外觀設計金獎
阿爾茲海默病停產葯審批有進展? - 天天要聞

阿爾茲海默病停產葯審批有進展?

只有拿出足夠有力的數據證明藥品療效才能救綠谷文|《財經》記者 辛穎 凌馨編輯 | 王小2025年6月12日傍晚,《財經》在國家藥品審評中心(CDE)官網確認,阿爾茲海默病用甘露特鈉膠囊(商品名:九期一)再註冊最新進展,臨床、藥學、統計、合規