向终极能源靠近! 我国可控核聚变突破有何重大意义?
近日,中国的新一代“人造太阳”——“中国环流三号”首次实现了100万安倍等离子体电流下的高约束模式运行,取得了重大的科学进展。

突破了多个关键技术难题,如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、先进偏滤器位形控制,我国在可控核聚变的研究历程当中又迈进了重要的一步。

为什么我们要追求可控核聚变?
能源,决定了人类在地球上能生存多久。人类对能源的开发程度越高,往往也标志着文明的程度更高。
可控核聚变经常被人们称为终极能源。只要我们掌握了可控核聚变的技术,那么相当于我们只要用少量的质量就可以获取巨大的能源,从某种程度上来说,我们就拥有了用不完的能源。
一方面,这种能源干净绿色,对地球的环境和气候百利无一害;另一方面,可控核聚变蕴含的巨大能量或许是人类未来向深空进发的关键力量!

那么核聚变的原理是什么呢?
我们的太阳为什么可以一直发热?其实就是因为太阳内部一直进行着核聚变。
当质量较小的原子,在高温高压下会让核外的电子摆脱原子核,两个原子核相互吸引、碰撞,从而产生更大的原子核。这一过程会释放巨大的能量,根据爱因斯坦的理论,这一过程就是通过质量的损失来换取巨大的能量。

这个过程说起来很简单,但是要实现却是相当困难的。
我们所熟知的氢弹,它的原理就是核聚变。但是点燃氢弹只需要一瞬间的高温,对燃料的质量也不需要太多。但是可控核聚变却是需要让高温一直维持,且能够持续输出能量。

太阳就是我们最理想的可控核聚变的样子。太阳核心的温度达1500万度,而压力就高达上千万个大气压。地球上哪里有这种高温高压的环境呢?于是科学家发明了一种托卡马克装置,这种装置能够用来约束等离子体电子,帮助人类创造高温高压环境。托卡马克的温度其实早就超过了太阳的核心温度了,为什么我们实现可控核聚变还是这么困难呢?

按照物理学理论,我们只要给物质加热,增大原子核的平均动能,让原子核的动能超过一定值后,就可以克服库仑力发生融合,这个温度要求非常高,经典物理学计算要达到上百亿温度才能实现稳定的核聚变。

太阳的核聚变1500万度就可以实现,但是人类点燃氢弹却要有上亿的温度。这是因为太阳的质量很大,太阳核心也很大,占太阳质量的99%,于是太阳内部收到外部的挤压非常大,高温状态下的电子直接被剥离出来,经历了一个电离的过程,在太阳核心乱窜。
同时,在弱力的作用下,一个质子会转变成一个中子,然后中子和质子的结合又得到了一个氘核。虽然弱力产生的几率非常少,但是一旦太阳内部中间产生了一个氘核,核聚变就开始产生了。

托卡马克装置
目前,实现可控核聚变主要有三种约束方式:磁约束、惯性磁约束、引力约束。
而托卡马克就是用来通过磁约束来实现核聚变的环形容器。它的中央是一个环形的真空室,外面缠绕着线圈,通电之后内部会产生巨大的螺旋型磁场,将等离子体加热到很高的温度,从而实现核聚变。
到目前为止,托卡马克装置仍然是人类实现可控核聚变的主流方式。
中国环流三号,我国的东方超环(EAST)、中国环流器二号A(HL-2A)、M(HL-2M)都属于“人造太阳”实验装置,本质上都是托卡马克装置。

等离子体电流强度是托卡马克核聚变装置的核心参数,等离子体电流达到100万安培(1兆安)是其实现聚变能源的必要条件,未来托卡马克聚变堆必须在兆安级电流下稳定运行。
进击的中国可控核聚变
2022年10月,中国的中国环流器二号其实就已经实现了等离子电流突破100万安倍,创造了可控核聚变装置运行的新纪录。
2023年4月,EAST成功实现了稳态高为主模式下等离子体运行404秒,创造了新的历史纪录。
2023年8月,中国环流器三号再进一步,实现了100万安倍等离子体电流下的高约束模式运行。,说明我国目前已经掌握了可控核聚变的关键技术。

可见,中国的可控核聚变技术是扎扎实实地一步步前进着。
中国在可控核聚变上的发展已然步入世界前列,但是最终还是得看谁率先实现商业化。国之重器,为科学家们点赞!
关注麦克斯韦的科学,带你了解最新最有趣的科学动态。
大家都在看
-
亚冬高度:哈尔滨亚冬会的N个之最 “朋友圈”不断扩大、竞技项目持续“上新”……凝聚友谊与激情的哈尔滨第九届亚冬会,谱写了亚冬历史的新篇章,将亚洲冰雪运动的发展推向了新高度。中国冰雪健儿、龙江冰雪健儿以突破性的优异成绩再一次创造历史,龙 ... 科技之最03-02
-
原来这些藏在生活里的“世界之最”,我天天都在见! 原来这些藏在生活里的“世界之最”,我天天都在见!我们总以为“世界之最”离我们很远,在神秘的极地、古老的遗迹,或是遥不可及的宇宙深处。但其实,很多“世界之最”就藏在我们的日常生活里,每天都在与我们亲密接 ... 科技之最03-02
-
地球上最不可思议的地方“中国四大科学装置”国之重器 #发优质内容享分成#在人类探寻宇宙奥秘与物质本源的征程中,中国近些年来凭借一系列国际领先的大科学装置,不断拓展认知的疆界。江门中微子实验 23 于地下 700 米深处捕捉“幽灵粒子”,东方超环(EAST)达成可控核 ... 科技之最03-01
-
盘点那些令人惊叹的世界之最 咱今天来唠唠那些有趣的世界之最,保证让你大开眼界,快搬好小板凳围过来呀!一、女性乳房篇1.安妮・霍金斯・巴特曼(34Z)说到女性乳房之最,就不得不提安妮・霍金斯・巴特曼。她可是有着世界上最大天然乳房的纪录 ... 科技之最03-01
-
中国的十大世界之最!!! 中国拥有多项世界之最,涵盖了自然奇观、人造建筑、文化遗产等多个领域。以下是一些著名的例子:·1.长城:世界上最长的城墙是中国的象征之一,也是世界文化遗产。·2.青藏高原:世界上海拔最高的高原被称为"世 ... 科技之最03-01
-
科技强国的背后!这些“国之重器”真的太牛了! 今天,我们要聊的不是电影里的高科技,而是真正存在、能够改变世界的大科学装置!你知道吗?这些装置不仅是我们国家科技实力的象征,还在抢占未来科技竞争的制高点。说白了,它们就是“国之重器”,是我们未来发展的 ... 科技之最03-01
-
谁是潜在的中国科技巨头? 美股“科技七巨头”是在2024年美股逐步形成的概念,近期国内热议中国版“科技X巨头”,谁有资格入选无疑是个有趣的话题。从“美股科技七巨头”到“中国科技股七巨头”美股的“科技七巨头”(Magnificent Seven)是指 ... 科技之最03-01
-
相思之深,谁为最? 在这纷繁复杂的世界里,相思,如同那绵绵不绝的丝线,缠绕在每个人的心间。相思,是李白“长相思兮长相忆,短相思兮无穷极”的无尽感慨;是柳永“衣带渐宽终不悔,为伊消得人憔悴”的执着坚守;是李清照“花自飘零水 ... 科技之最02-27
-
中国科技新飞跃,国之重器震撼世界! 站在西昌卫星发射中心的观测台上,望着组装车间里泛着金属光泽的天问二号探测器,工程师李航突然想起二十年前那个趴在教室课桌上画火箭的初中生。如今他参与设计的探测器即将开启人类首次对2016HO3小行星的伴飞采样 ... 科技之最02-27
-
上海十大名校校门:交大最美,上科技最科幻,你最喜欢哪个? 在上海这座融合历史与现代的都市中,十大名校的校门不仅是学术殿堂的入口,更是城市文脉与校园精神的凝缩。这些校门或承载百年沧桑,或彰显学科特色,每一座都诉说着独特的底蕴与理想。1.上海交通大学:红墙碧瓦的“ ... 科技之最02-26
相关文章
- 科技浪潮奔涌,未来已来
- 上海十大名校校门:交大最美,上科技最科幻,你最喜欢哪个?
- 神秘的“撒哈拉之眼”是怎样形成的?它隐藏了多少地球的秘密?
- 华中科技大学最热门专业:研究生连续多年实现100%就业
- 北京航空航天大学:顶尖科技殿堂实至名归
- "热血沸腾!2025年国之重器目标揭晓,未来科技的无限可能"
- 秦朝黑科技:兵马俑颜料暗藏量子点,千年不褪色之谜终破解
- 科技浪潮:席卷当下,重塑未来
- 科学之光何以照亮童年
- 深蓝之瞳:中国深潜器三剑客开启海底文明新纪元
- 中美差距又扩大了?美国去年71项科技排名世界第一,中国呢
- 建设高温气冷堆 成就强核报国梦(科技名家笔谈)
- 最大、最广、最多!海尔智家:唯有强大科技才能成为冠军
- 2024年重型机械世界之最科技成果公布 太重1300吨桥式起重机荣耀加冕
- 年终盘点丨25位青年科技工作者寄语科学报国
- 新年第一会,南京为何将科技创新摆到最显眼位置?
- 毛主席最高明的科学态度:“没有成绩也不要紧”
- 探寻中国科技之最:闪耀世界的硬核力量
- 终于有人把我国科学技术“世界第一”整理好了,长知识了,经典
- 传感器地位超越芯片!位列十大科技之首!我国发展如何呢!
热门阅读
-
万事胜意不能乱说的原因?告诉你万事胜意该对谁说 12-09
-
科威特第纳尔为什么那么值钱?比美元值钱的货币盘点 12-22
-
撕心裂肺十大催泪情歌,10首哭到崩溃的歌曲 12-24
-
不敢公布马航真实原因,内幕曝光简直太惊人! 12-25
-
陈百强什么原因怎么走的,陈百强85事件是什么 01-05
-
麻将公式一定要背下来,麻将手气背转运小妙招 01-19