来自 88bf必发唯一娱乐官网 2019-05-04 17:50 的文章
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科普作家硬核科普!终极能源“人造太阳”到底

问题:以现在的科技造一身星际争霸中人族枪兵穿的CMC动力战甲要多少钱?

问题:“可控核聚变”将来会替代石油成为汽车动力来源吗?

原标题:科普作家硬核科普!终极能源“人造太阳”到底是什么?

回答:

回答:

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肯定做不出来!目前我们利用核能,还是利用聚变产生的热能在从蒸汽等等方式间接提取能量。还不能进行可控核聚变。而人族标配CMC动力装甲的动力来源,可是两台冷核聚变发动机。这说明人族的枪兵个个都是钢铁侠。

“可控核聚变”将来会替代石油成为汽车动力来源吗?

“如果将来有一盏灯会被聚变能点亮,相信这盏灯一定、也必须是在中国!”

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从理论上来说,在可控核聚变成功之后的很长一段时间内都不可能代替石油成为汽车的动力来源!核聚变之后能源取之不尽,为什么不能作为汽车的动力来源?难道还要烧石油污染空气吗?其实完全不是这样!在可控核聚变和汽车的动力来源还有一条鸿沟必须跨越,那是什么呢?

4月22日,#科幻作家走进新国企#第二站来到中核集团。在核工业西南物理研究院,中国“人造太阳”装置首次对科幻、科普作家开放。据介绍,这个装置的最大意义在于提供核聚变研究平台,助力开发人类的终极能源。为什么这么说?一起听听科普作家的介绍。

穿上那看起来足有半吨的钢铁盔甲,必然也不能行动自如。一套连接着脊椎神经元的外骨骼系统是相当有必要的。

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一、核聚变堆小型化

属于宇宙和未来的能源

要用灵活的机械手拿起并操作那把大枪,一套精密的传感器也是必不可少的了。

假如要装到汽车里的话,核聚变堆必须小型化,因为汽车发动机都不超过1立方米,而现在的核聚变堆(尚未成功)跟一栋大楼差不多,如果要成为汽车发动机的话,这显然不行!如果那么巨大甚至连航母发动机都是个大问题,更不要说汽车了!

能源是可以为人类生产或生活提供所需的光、热、动力等任一形式能量的资源。作为人类最伟大的发明之一和未来最理想的能源,核能在世界能源体系中扮演着越来越重要的角色。

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什么是核聚变?

除去科技不达标以外,以上的配置,我们现在来做估计就要比坦克还要大了。而游戏中有一些太空场景,那么温度、湿度调节系统显然是必选的;供氧装置和通讯装置应该也有。至于内置电源,自然更应该是标配了。

这是核聚变堆与人体的大小比例,可想而知这个有多巨大!即使小型化也很难缩小到汽车里,因此在可控核聚变堆成功之后也不可能成为汽车动力!

核聚变,顾名思义,是利用原子核聚变反应产生能量。人类最早发现的核聚变反应是太阳内的核反应,它不断地向外辐射能量,向地球输送能源。因此,核聚变也被看作是宇宙的能源。它的好处也是显而易见,比如安全性高,废料处理成本低,原料容易获得等等。

剧情里泰凯斯是一直被锁在机甲里的,那么分解尿液和粪便系统也是必不可少的。还有细胞老化人体表皮的死皮都是需要处理的。

二、利用核聚变堆的电能

核聚变的燃料,氢的同位素氘在海水中储量极为丰富,从一升海水中提出的氘,在完全的聚变反应中可释放相当于燃烧300升汽油的能量。核聚变反应堆不会产生污染环境的硫、氮氧化物,更不会释放温室效应气体,而且核聚变反应堆具有绝对的安全性。可以说它是一种无污染,无核废料,资源近乎无限的理想能源。受控核聚变发电的实现将从根本上解决人类的能源问题。

其实我觉得最难处理的是怎么在冷核动力机甲里点烟。还有放屁问题。还有CMC机甲常年的面部护罩夹头发问题。

这是最简单的一种方式,这其实与可控核聚变堆成功与否也没什么关系,因为电能来源非常广泛,比如太阳能、风能、水利、潮汐等,因为非高峰时间段的电能都是弃用,弃光、弃风以及水资源非常丰富的雨季则下泄过剩的水资源,非常浪费!因此电动汽车即使不实现可控核聚变一样非常有前景!

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这话说起来容易,实践起来谈何容易,太阳是一颗中等质量的恒星,质量相当于地球的N倍,其内部可以达到1500万度的高温和N个大气压的高压,所以能够产生可持续的核反应。而氢弹,其爆炸机理干脆就是用原子弹当引信,利用原子弹核裂变反应产生的高温高压引发核原料产生聚变反应。

回答:

假如可控核聚变堆成功,对电动汽车来说更是多了一个电能来源!但现在的电动汽车缺少一个极为关键的环节,就是如何储藏电能,简单的说就是电池技术并没有让大家满意!不但电池能量密度低,而且衰减比较严重,还有夏冬的温差等问题,落入了电动车看上去很美,但最好让隔壁先买的怪圈!

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这很难说,100块也是做100万块也是做

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受控核聚变反可用惯性约束或者磁约束的方式使之发生可控的、安全的核聚变反应,从中获得的热量可以转化为机械能,进而转化为电能,以替代目前广为使用的化石能源。

因此结论也非常简单,可控核聚变和电动汽车没啥关系,可控核聚变也不肯直接成为汽车动力!

五十年的魔咒?

回答:

由于受控核聚变装置的基本物理原理与太阳内部核反应的机理相仿,所以这种装置被形象地称为“人造太阳”。

可控核聚变在未来实现民用化,成为替代化石燃料的能量来源,这是完全有可能的。而且人类的文明想要发展到更高的水平,这一步也是必然之路。

作为一个科技爱好者,我听说过“受控核聚变发电,永远的50年后”的魔咒。这个魔咒说的是,自20世纪50年代受控核聚变原理提出以来,每逢有媒体问到相关专家何时才能实现发电时,专家总说50年后,一个10年又一个10年过去了,直到20世纪末答案仍是这样。

人类现在已经可以实现核聚变反应,那就是氢弹爆炸,其本质反应是氢的两种同位素——氘和氚,发生核聚变反应。但氢弹爆炸的能量释放是不可控的,所以这种能量不能被用来转变为其他能量而用于人类的生产和生活。

为何会出现受控核聚变发电“永远的五十年后”魔咒?如何打破这个魔咒?

可控核聚变的最大难点在于如何应对极端的高温环境。在恒星的核心中,由于巨大的引力坍缩效应使得那里的温度和压力高到足以引发核聚变反应的程度。但人类制造的装置不可能承受极其巨大的压力,只能想办法升高温度。可控核聚变所需的温度将会超过一亿度,这甚至比温度只有几千万度的恒星核心还要热,我国在2018年已经实现了一亿度的等离子体运行。目前提出的可控核聚变装置主要有两种,一种是磁场约束的可控核聚变,还有一种是激光约束的可控核聚变。

带着这个问题,我请教了该研究院的院长刘永。他诚恳地说:

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的确有这个问题,受控核聚变太难了

在可控核聚变被掌握之后,距离发展到民用还要很长的路要走。因为这种装置必然是一个庞然大物,就像最初的计算机那样。但随着技术的进步,可控核聚变装置将会逐渐小型化,这都是水到渠成的事情。到了那时,核燃料替代石油作为汽车的能量来源是完全有可能的。

现在各国已经联合起来进行技术突破。2007年ITER组织成立。国际热核聚变实验堆是目前全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一,规模仅次于国际空间站的国际大科学工程计划。ITER将是世界上第一个聚变实验堆,是最终实现磁约束聚变能商业化必不可少的关键一步!

可控核聚变的实现必将会引发新一轮的工业革命,其意义就像当年引发第一次工业革命的蒸汽机那样。可控核聚变能够让人类一劳永逸地解决能源问题,并且还让我们走向星际时代。

ITER是一个能产生大规模核聚变反应的超导托卡马克,体积接近天坛祈年殿的尺寸,高30米,直径28米,重达1万吨。它将用强磁场约束高温等离子体,最终实现核聚变能量的稳定可控释放,预计在本世界中叶实现核聚变能发电,从而造福人类。

回答:

中国作为理事会“七方”成员之一,与欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国共同资助这一项目,承担项目工程建设阶段18个采购包的制造任务。

这是什么意思?是想要把核聚变反应堆小型化吗?并且小型化成为汽车的发动机?我想这怕是有点难度吧。
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中国承担的18个采购包,包括了磁体支撑、校正场线圈系统、磁体馈线系统、气体注入系统、诊断系统等重要组成部分。按计划,该项目所需的所有大型部件将于2021年到位。ITER总干事认为中国交付相关产品“按时保质”,堪称合作各方的榜样。

核聚变指的是两个较轻的原子核聚合成为一个较重的原子核的过程,这个过程会伴随着释放巨大的能量。自然界中最容易实现的核聚变反应是氢的同位素——氕和氘的聚变,我们的太阳,其内部进行的核反应就是氕氘聚变反应,并且这种反应已经进行了50亿年了。50亿年的时间,不用消耗很多的核燃料,太阳会一直发光发热,核燃料一直以来都是被誉为清洁能源,因为仅仅几百千克的核燃料就可以制造出巨大的能量。现在人类利用的核能是裂变能,还没有掌握可控聚变能。

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可控核聚变又被称为人造太阳,它和太阳的原理是相似的,但是又有一些不同,因为太阳内部的聚变,反应是很激烈的,但是如果想要人为控制这个反应的话,那么反应就不能太过激烈。核聚变相比于核裂变有很多的优点,比如说核聚变不会产生像核裂变一样带来的长期和高水平的核辐射,不会产生核废料,当然也不会产生温室气体,基本上是环境友好型燃料。可控核聚变为人类提供清洁、安全且取之不尽的能量,是人类解决能源问题的终极希望。
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▲刘永院长讲解核聚变知识

很久以前,科学家就希望发明一种装置,这种装置可以有效控制氢弹爆炸的过程,让能量源源不断持续稳定输出。这个想法是好的,但是实现起来却没有那么容易,原因就在于核聚变的条件太苛刻了,最苛刻的条件就是温度了。核聚变最麻烦的条件就是需要瞬时上亿温度的高温才能引起核聚变反应。但是如此高的温度,怎么能达到呢?就算是达到了,这么高温度的等离子体,该用什么东西盛呢?要知道氢弹是用原子弹点燃的,不然达不到氢弹爆发的温度。所以温度是第一个问题。

刘永院长介绍说,研究过程中会遇到许多预想不到的困难,充满不确定性,但挑战与机遇并存。在遇到预想不到的困难的同时,往往也会出现预想不到的发现与进展,这也是研究的乐趣所在,现在看来经过全世界几代研究者的不懈努力,看到受控核聚变发电的前景,

先来说说怎么解决温度的问题吧,简单一点来说,从最早开始,前苏联的专家就考虑用激光加热核聚变的原料,但是这种方法有一个问题就是单个激光的温度过低,所以为了解决这一问题,就需要多个激光对着同一点加热,只是这可没有想象中的那么容易,因为必须保证被加热的物体所有方向都均匀受热才行。说完了这个,再来说说怎么盛的问题吧,当然了,上亿摄氏度的物质,在地球上还没有任何容器能够承受得起,所以人们就想到了一个办法,那就是用一个磁场将这些高温物质约束在一个密闭的环中,实现变相地盛放。这种我们称为磁约束。
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不会再用50年了,也许再用30年就可以实现了。

前不久听说中国在人造太阳方面取得了突破性进展,但是别高兴太早,因为距离真正制造出来还远着呢。目前看来,虽然温度可以满足条件,等离子体也有方法可以约束,但是还有一个条件就是如何稳定运行的问题,一般而言现在能够运行一分钟就算不错了,所以还是得加油啊。至于说放到汽车里面,我总觉得不太现实,毕竟这个玩意搞不好就发生意外,而且是这么小型化,就更不容易了。只是如果真的有一天人造太阳造出来了的话,地球上就不会再有能源危机了,石油当然也就可以被代替了。

回答:

第一代可控核聚变反应燃烧的是氘和氚。氘在海水中大量存在,是氢的约1/7000,又叫做重氢。按现在的能源消耗量,能用上百亿年。

氚是一种半衰期只有12.43年的放射性同位素,又叫做超重氢。氚衰变时只会释放出电子,不会穿透人体皮肤,除非大量吸入才会对人产生危害。氚在自然界的含量非常稀少,但可以通过用中子轰击锂人工合成。

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可控核聚变可以满足人类未来无穷无尽的能源需求,几乎是用不完的。但是其聚变材料的提取和合成成本还是较高,最关键的是可控核聚变反应堆的制造条件太苛刻,它要提供非常高的压力和上亿度的反应条件才能使氘和氚发生核聚变反应。也是人类现在还没能研发成功的原因。

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可控核聚变反应堆主要用来发电,发电的原理和现在的燃煤电厂、核电厂、天然气发电厂一模一样:利用反应堆释放出的热量将水加热为高压、高温的蒸汽带动汽轮机,由汽轮机带动发电机发电。总的来说,就是换一种燃料把水烧开。

图片 21图:钢铁侠

钢铁侠的动力装置就是位于他胸口的微型可控核聚变反应堆。但这只是科幻电影。想和钢铁侠一样,直接利用可控核聚变反应带动汽车前进是未来两百年做不到的。但可以用其产生电力,然后通过电池存储的电力带动汽车,这和现在的方式一模一样。

回答:

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我们要面对的一个问题是如果“可控核聚变”实现,那时候还会有汽车吗?说不定都是开的会飞的车?那到底什么是可控核聚变呢?
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可控核聚变就是可以自助控制的核聚变,太阳是太阳系的主要能量来源,太阳为人类提供了主要能源,像植物得需要光合作用才可以为人类提供氧气。那么太阳为什么会发光,为什么会发热,为什么会辐射,那是因为太阳的中心内核部分在发生着核聚变。所以太阳才会发光,而并不是在燃烧。
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当然了,太阳所发生的核聚变是不可控的。核聚变其实就是原子与原子相互碰撞结合成一个更大的原子,产生所释放的能量。而满足核聚变的条件,就得温度足够搞,像原子弹就是利用自身爆炸释放的高温来产生核聚变。使得自身释放巨大的能量,目前世界上所拥有的原子弹足够摧毁地球上的生物好几次。
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所以说核聚变所释放的能量是巨大的,我们现在只能实现的是“不可控核聚变”——像现在的氢弹,原子弹。而如果实现可控核聚变,那我们就有用之不竭的能源,那时候我们就造光速飞船,飞往其他小星系,我们也会在地球上建立很高很高的楼,或者说基地更合适一点。我们的交通工具嘛!不能再是二维化的汽车,当然要会飞起来。到时候人们都不用干活,全交给机器人,那个时代应该会很无聊吧!也许呢说不定虚拟现实就出现了。。。。。。
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回答:

可能是不会的,可控核聚变实现之后,人类对能源应用一定会上一个新台阶,电动车电车也会上一个新台阶,汽车的运行里程也将大大提升,没必要在车上放一个“大炸弹”。图片 27

可控核聚变可能是下个千年最主要的能源,目前已经在实验室已经证明确实可以产生可观的能源,但是目前还不能很好地控制,核聚变材料在宇宙是不会缺乏的,单单在地球的储量就足够人类应用数千年,一旦可控核聚变实现人类还可以在月球采集核聚变资源,然后向更远的宇宙采集资源,就不用再担忧地球资源的不足了。核聚变实现后电能将成为主要的能源利用形式,电能的储存也将更加普遍和高效,所以不需要在车上放一个核聚变设施。图片 28

人类科技总是全面发展的,可控核聚变实现后,对能源的利用会上一个新台阶。目前电池的容量支持电动汽车跑几百里就相当不错了,但随着可控核聚变、新型储能方式(超级电容)之类的技术发展,电池的容量支撑汽车跑目前加满油的行程应该问题不大,或者可能更高,加上可控核聚变实现后,能量的传输速率更快,电能更大范围i的应用,充电将不再是个问题。图片 29

不过可控核聚变说的是安全,但是想要小型化到装到车上还是困难的,而总有一些区域建设大型核电设施、输能设施比较麻烦,所以完全替代石油化工产品也可能不大现实。

回答:

可能性非常大,而且也会是人类文明再次完成蜕变的一个风水岭!

诚然,最近几百年时间,人类科技发展非常迅猛,我们已经进入了一个高度发达的文明时代,这一切都太我们的能量消耗和利用密切相关!

电,是改变人类生活方式自己文明变革的重要因素,但人类发电的能量来源大部分还是来自煤和石油,当然还有水资源。同时,我们如今使用的能源当中,化学燃料能源占据主导地位!

但本质上来讲,我们如今利用能源的方式与古人类没有什么区别,都是利用的化学燃料能源,利用化学反应。比如说火箭发射升空的动力推进系统就属于化学燃料,本质上与古人类燃烧材火是一样的!

而可控核聚变是一种全新的能量,它既不是物理反应,也不是化学反应,而是原子内部更细小结构的重新组合过程中释放出来的巨大能量!

这种能量是巨大的,而且效率非常高,燃料也几乎可以说取之不竭用之不尽,因为氢是宇宙中最丰富的元素!

目前人类利用的核聚变能源基本都是不可控的,比如说核武器,核能发电厂等,如果有一天很能像电能那样如此普及,人类文明将彻底进入新时代,甚至直接迈进真正的星际旅行时代!

而我们前期刚刚研发成功的温度高达一亿度的“人造太阳”让我们向可控核聚变迈出了坚实的一步,期待“可控核聚变”完全取代石油煤等传统能源的到来!

回答:

如果可控核聚变将来成功实现,汽车的动力来源最有可能由油大规模转变成用电。但在每个汽车上都安装一个聚变反应设备直接供能在短期内是不现实的。
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核聚变成功实现可控后,最直接的结果就是发电成本急剧下降。因为核聚变本质上是放出热量,但单纯的热量是很难被利用的。目前最普遍的方法就是发电。利用释放出的热量烧水产生蒸汽,然后推动汽轮机转动,带动发电机进行发电。这是最便捷的利用方法了。
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而可控核聚变的成功研究并不意味着在很短的时间内可以将其小型化。毕竟目前研究核聚变的装备可是比一间房子要大的多的多,这样的设备安装到一辆汽车上显然是不现实的,想要像钢铁侠一样做出那么小的反应堆技术难度太高。而热能直接转化为机械能的方式就我了解的目前还没有什么转化率高、反应迅速的方式。这其中最关键的就是反应迅速,要不车子无法很快改变速度,实用价值就大打折扣了。
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正是由于反应堆小型化和转化方式的限制,短期内应该很难直接将反应堆放到汽车上。至于未来会不会出现以可控核聚变直接供能的汽车,应该是有可能的,不过最起码也应该是个飞机了吧,毕竟那时候汽车应该早就淘汰掉了。

所以我们说如果将来可控核聚变成功实现,那关于车辆供能方式最有可能的就是电力驱动的崛起。但直接用热核反应供能,对目前的我们来说还有很长的路走。

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回答:

啥是托卡马克?

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