Konstruktionen af den bedste vært for Kinas nukleare fusionsenhed er begyndt omfattende
Den 1. oktober blev der bedst foretaget et centralt gennembrud i opførelsen af Kinas nukleare fusionsenhed.
Basen, der vejer over 400 ton, blev med succes installeret og vil blive brugt til at bære den bedste vært med en samlet vægt på ca. 6700 ton, hvilket markerer den omfattende byggestart for dette store lands tunge maskiner vært.
I fremtiden vil denne enhed være den første internationalt validerede demonstration af nuklear fusionskraftproduktion og forventes at tænde det første lys gennem nuklear fusion i 2030.
Nuclear Fusion: Den ultimative adgangskode til at udforske kosmisk energi
Fra mysteriet om den kontinuerlige forbrænding af solen i 4,6 milliarder år til menneskehedens ultimative forfølgelse af "uudtømmelig" ren energi, har Nuclear Fusion altid været en af de mest blændende forskningsretninger inden for videnskabsområdet. Det er ikke kun den centrale drivkraft for stjerner at udsende lys og varme i universet, men også en skæring - kantteknologi, der har potentialet til fuldstændigt at ændre det menneskelige energilandskab.
Kort sagt henviser nuklear fusion til processen med lettere atomkerner (såsom brintisotoper på deuterium og tritium), der overvinder elektrostatisk frastødning (Coulomb -frastødning) mellem kerner ved ekstremt høje temperaturer og pres, kolliderer og smelter sammen i tungere atomiske kerner (såsom helium), mens de giver enorme mængder af energimængder. Denne proces følger Einsteins masseenergiligning "e=mc ²" - Den samlede masse af den smeltede nye kerne er lidt mindre end summen af masserne af de to kerner før fusion, og den reducerede masse (massetab) vil blive frigivet i form af energi, med en energitæthed, der langt overskrider energi, og den reducerede masse.
For at forstå energiintensiteten af nuklear fusion er det kun nødvendigt med et sæt datasammenligning: den energi, der frigives ved en fusionsreaktion på 1 kg Deuterium -tritiumblanding, svarer til den varme, der genereres af forbrænding af 27000 ton standard kul eller energien, der genereres af den komplette forbrænding af 120 ton benzin; Den energi, der er frigivet af nuklear fissionsbrændstof af samme kvalitet (såsom uran - 235), er imidlertid kun ca. 1/4 af den frigivet ved nuklear fusion. Vigtigere er det, at brændstofkilderne til nuklear fusion er næsten uendelig - deuterium er bredt til stede i havvandet på jorden, og hver liter havvand indeholder deuterium, der kan frigive energilækvivalent til 300 liter benzin gennem fusion. Deuterium indeholdt i havvand over hele verden kan imødekomme menneskehedens energibehov i over en million år; Selvom Tritium er ekstremt sjælden i naturen, kan det være kunstigt forberedt ved at reagere lithium (et element, der er rigeligt i jordens skorpe) med neutroner, og der er ingen "brændstofmangel" -problem.
At opnå kontrollerbar nuklear fusion er imidlertid ikke en let opgave, og dens kerneudfordring ligger i "hvordan man skaber og opretholder ekstreme forhold for nuklear fusion". Inde i solen skaber gravitationskollaps en høj temperatur på 15 millioner grader celsius og et højt tryk på 250 milliarder atmosfærer, der naturligvis opfylder "antændelsesbetingelserne" for nuklear fusion; Men på jorden kan mennesker ikke gentage så stærk tyngdekraft og kan kun simulere ekstreme miljøer på teknologiske måder. I øjeblikket er der to mainstream -forskningsretninger:
En type er magnetisk indeslutningsfusion, repræsenteret af den internationale termonukleære eksperimentelle reaktor (ITER), almindeligt kendt som den "kunstige sol". It uses a super strong magnetic field (about 100000 times stronger than the Earth's magnetic field) to confine plasma (the fourth state of matter where atomic nuclei and electrons are separated) with a temperature of up to 150 million degrees Celsius in a circular vacuum chamber (tokamak device), avoiding high-temperature plasma from contacting the device wall and causing cooling, while continuously heating the Plasma for at imødekomme de betingelser, der kræves for fusionsreaktioner. I 2023 opnåede Kinas "Artificial Sun" -enhed (East) en kontinuerlig drift af plasma ved 120 millioner grader Celsius i 403 sekunder, idet den satte verdensrekord og lagde grundlaget for efterfølgende eksperimenter af ITER.
En anden type er inertial indeslutningsfusion, repræsenteret af National Ignition Facility (NIF) i De Forenede Stater. Det fokuserer 192 High - energilasere på et deuterium -tritiummål med en diameter på kun et par millimeter, opvarmer målet til 30 millioner grader celsius og komprimerer det til 100 gange, at jordens kerne i en meget kort periode (ca. 10 billioner af et sekund), udbrød inertiaen af plasma til at fuldstændigt fusionsreaktion muligt. I december 2022 opnåede NIF "Net Energy Gain" for første gang - Energien frigivet af fusionsreaktioner overskred energien i input -laseren, hvilket markerede et stort gennembrud i den inertielle indeslutningsrute.
Ud over høj energitæthed og rigeligt brændstof har nuklear fusion også den ultimative sikkerheds- og miljøvenlighed. I modsætning til nuklear fission vil nukleare fusionsreaktioner straks afslutte, når ekstreme forhold går tabt (såsom magnetisk feltafbrydelse eller laserstop), og der er ingen risiko for "kernemeltdown"; Hovedreaktionsproduktet er helium (en ikke - giftig og ufarlig inert gas), som ikke producerer lang - term radioaktivt affald som nuklear fission og har næsten ingen forurening til miljøet.
Selvom mennesker endnu ikke har opnået kommerciel nuklear fusionskraftproduktion (forventet at kræve 30-50 års teknologiske gennembrud), skubber hvert skridt i fremskridt inden for nuklear fusion, fra naturlig fusion af solen til gradvise gennembrud i laboratoriet, menneskeheden tættere på målet om "energifrihed". I fremtiden, når nukleare fusionskraftværker spredes over hele verden, vil menneskeheden helt bryde fri fra afhængighed af fossile brændstoffer, løse globale problemer som klimaændringer og energimangel og indlede en ny æra baseret på ren og ubegrænset energi.
