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1 # 沽酒客1920656
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2 # 來看世界呀
目前人類所知的大規模可控核聚變都存在於恆星中,恆星內部的環境該有多狂暴?要用人工的方式去模擬那種嚴苛的環境,難度自然不是一般的高。
可控核聚變重點在於可控二字,核聚變人類早就實現了,那就是氫彈。用原子彈起爆,原子彈爆炸形成的高溫高壓環境成為核聚變發生的前提,但是這種是不受控的,核材料有多少聚變釋放能量有點“隨緣”,浪費挺嚴重的。而恆星內部不一樣,數千萬上億度的高溫,壓力又是強大的一批,原子核熱運動十分劇烈,相互之間的自由碰撞就有一批結合為氦核,同時釋放強大的能量,而這樣的高溫在地球上是沒有任何材料可以承受的,只能另想他法。
人類想到的辦法有兩種,一種是磁約束,一種是慣性約束。磁約束就是造個環形磁場出來,原子核是帶電的,磁可以偏轉帶電粒子的運動方向,將其束縛在一定環境中,按理說磁環的體積越大月有利於約束,但目前的磁約束要建設全超導託卡馬克,建設資金是比較大的,超導材料也比較貴,還得消耗大量能源建立高溫高壓環境,不過目前國際實驗也算是看到了一些曙光,實現了Q值大於1(日本等國),持續時間120秒左右(中國),最高反應溫度1億攝氏度(中國)。
而慣性約束利用高功率的脈衝能束均勻照射微球靶丸,由靶面物質的消融噴離產生的反衝力使靶內氘氚燃料快速地爆聚至超高密度和熱核溫度,造價比超導磁環約束低得多,但是對一些關鍵部件的要求卻更高,裝置壽命短,很考驗材料。
這兩種不管哪種都看到了曙光,但是還都有很長的路要走。
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3 # 專屬頭銜X
一億度高溫,如何加熱?如何裝?還要持續穩定,難難難,其實我很好奇的是為什麼氦不聚變?還有如何引出產生的氦。
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4 # 毒聚一方
核聚變要求的溫度很高,而且發生聚變後溫度更高。。。沒有適合的材料製作的容器能限制住這個高溫魔鬼。這才是最大的原因
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5 # 和尚憶潘婷
條件太苛刻間接利用也不行,要是能把太陽刮來的帶電粒子轉換成電流就好了帶電粒子→磁→直流電,地磁能利用上就好了
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6 # 艾伯史密斯
答:核聚變需要製造出,比太陽內部還高十倍的溫度,技術難度可想而知;目前可控核聚變是可以實現的,只是還無法達到商用條件。
氫元素髮生核聚變,需要氫原子在原子核尺度上發生碰撞,溫度和壓力越高,原子核碰撞的機率也就越大,所以核聚變一般都需要非常高的溫度。
太陽內部溫度高達1500萬度,壓力高達3000億個大氣壓,以人類目前的技術,根本無法制造如此高的壓力;那麼只能繼續提高溫度,來達到核聚變的條件,一般需要數億度的溫度,才能使氫原子發生聚變。
要達到1億度並不簡單,氫彈爆炸的瞬間,中心溫度可達2億度,但這是不可控的,氫彈本身就是用原子彈引爆,原子彈又存在臨界質量,所以要想實現可控核聚變只能另尋它路。
目前可控核聚變的實現,有兩種方式:
(1)超強鐳射
利用超高功率的鐳射聚焦,得到超高溫度,這個辦法的難點就是對鐳射器要求非常高;目前人類實驗室的強鐳射,使用一次後需要很長的時間間隔,才能產生第二次強鐳射,要實現連續的可控核聚變還行不通。
(2)託卡馬克裝置
目前最有希望實現可控核聚變的技術,就是採用託卡馬克裝置,利用超導體產生超強磁場,束縛裝置內的高溫等離子體,從而實現連續的可控核聚變。
目前科學家已經能在實驗室,實現核聚變的能量輸出,但是還無法用於商用,預計未來50年內,有可能實現商用。
託卡馬克裝置的啟動和執行,需要巨大的能量,甚至要使用一座核電站的功率,來支援一臺託卡馬克裝置的啟動,目前實驗室已經實現Q=輸出功率/輸入功率>1,這是可控核聚變技術中的一個臨界點。
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7 # 使用者103299884531
難度太高!氫的核聚變需要溫度至少上億度,幾千萬個大氣壓。怎麼維持這樣的條件?太陽是個例子,靠巨大的質量(地球質量的上千萬倍)產生巨大的萬有引力把氫原子拉住。人類沒有這個條件,有人想靠磁場,利用電磁力把氫離子拉住。這就是前不久報道的中國取得的進步。問題是長時間維持這樣的條件,還要把其中核聚變產生的熱能取出來,太困難了!其實從科學技術角度最有希望的是,把核聚變材料從氫換成氦3,據美國核物理學家預測(其實這也是阿波羅計劃從月球帶回來的土壤中蘊藏著的氦3提示的結果),只要能想辦法維持幾千萬度的溫度,幾千萬個大氣壓就可以啦。溫度從幾億度降到幾千萬度,難度一下子降低了10倍。可悲的是,氦3蘊藏在月球上。如何從月球開採氦3並運回來是個大問題。先不說技術問題,一旦有辦法從月球開採氦3,並把它運回來,歸誰就是一個大問題?月球歸誰?從月球開採的礦物怎麼算?都是問題。人類能力有限,技術問題、經濟問題、政治問題全糾結在一起,還真看不出如何解決!
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8 # Neo1953
可能是一個方向錯誤,太陽的核聚變是在宇宙空間中進行,所以,核聚變是要在宇宙空間才能穩定實現,起碼不會殃及池魚。
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9 # 夏日蟬時雨
核聚變,原料用的氘和氚,需要在自然界的水中進行提取,需要消耗能量。(氫和氕反應條件太高不考慮)
核聚變的條件是把原料加熱到幾千萬度的等離子狀態,甚至更高溫度,元素才會發生融合。所以開機啟動需要預先提供龐大的能量。
由於核聚變場所溫度太高,地球上沒有任何可以盛放核聚變的容器。
而核聚變中,只有等離子狀態的質子和電子可以被磁場束縛。中子則不會受縛,會不停轟擊反應堆的圍殼內襯,一方面是以這樣的方式產生熱,燒開水來驅動發電機,另一方面是中子對圍殼內襯的轟擊會導致圍殼內襯的材料衰變、燒蝕、蠕變、剝落……圍殼的壽命並不長,且剝落的碎片一旦進入磁場中的等離子體,就會瞬間吸收能量,導致溫度驟降,讓反應中斷。所以核聚變反應不僅耗能巨大,還很難持續,維護成本極高。
更換圍殼內襯還會造成內部衰變後帶有放射性的產物散逸的風險。
現在採用鎢質的圍殼內襯,衰變形成無害的錸和鋨,基本解決了放射性副產物的問題。
為了控制磁場的形態和強度,以及持續性,需要在環形磁場的中間佈置一個調節作用線圈柱,令其工作又得消耗大量能量。
所以綜上所述,核聚變的產出能量扣除維持自身反應穩定性之外,已經所剩無幾。
核聚變的不穩定性,需要不斷開機,開機又伴隨著龐大的啟動能量消耗。以及極易損耗的圍殼內襯。
這一系列因素讓核聚變的電能生產在經濟性方面非常差。
就和核電比火電更貴的道理是一樣的。
國家仍然是以火電和水力發電為主,就是因為火力發電和水力發電最經濟。
而核電經濟性偏差,且有洩露風險,反應失控有連鎖反應的風險,產物有帶輻射性廢料處理成本高的特點。
核聚變也是經濟性差,不能自主持續反應,需要人工干預,圍殼內襯壽命短等問題。
未來還有更長的路需要走。
一是提高能量轉換效率,二是提高自主穩定性,三是合理降低自主維持耗能
這三個問題一天得不到解決,可控核聚變就一天無法擺脫雞肋的尷尬。
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10 # 太陽系長兼地球球長
有些材料不過關、核聚變就是在不斷的噼噼啪啪爆炸、要看什麼材料能夠不被炸爛和熔化、還有迴圈好、還有新增燃料和抽取燃面、這幾個解決了、就差不多了、
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核聚變需要的高壓力條件是非常難的,受控核聚變要求不僅要滿足這樣的高壓環境,還需要這樣高壓可以隨心所欲地動態調節!