人类什么时候才能攻克核聚变技术?如果攻克,对世界会有什么影响?

0流氓甲0


我来蹭一波热度。相信大家最近都被中国人造太阳等离子体中心温度达到1亿摄氏度而领先全球的消息刷屏了吧。


题目中所说的应该指的就是可控核聚变技术,核聚变是什么呢?看看天上的太阳,它为什么可以一直发光发热,它烧的是什么,为什么可以烧这么久呢?

太阳之所以发光发热那是因为在太阳的核心,高温高压的状态下,氢原子之间发生核聚变反应而释放出大量的能量,然后源源不断地输送到太阳的表面并辐射到整个太阳系。原子核裂变和聚变都可以释放出巨大的能量,原子弹利用的是核裂变,氢弹则利用的是核聚变,核聚变相比于核裂变更难以进行,释放的能量也更加可怕,在太阳的核心处,温度高达1500万摄氏度,压强也是大得可怕。


核能是清洁能源,长期以来人们利用的都是核裂变产能,但是对于核聚变,人类目前还只能掌握氢弹这一种不可控制的核聚变形式。与传统的发电方式相比,用核燃料效率高得多,比如产生100万千瓦的电能,需要消耗50万吨煤,但是却只需要30吨核燃料。广义上来讲,核燃料是取之不尽用之不竭的,核裂变产生的能量都这么大,核聚变就更不用说了,如果人类有一天可以掌控可控核裂变,那么可以毫不夸张地说,人类讲不会再有能源危机。

但是将这一过程可控化却是很难的,首先需要满足的就是高温,高温是等离子体生成的先决条件,等离子体指的是电子中子脱离原子核之后和原子核形成的一种离散的状态。但是光有温度还是不够的,还需要高压,但是这一点就更难以办得到了,因为地球上没有一个容器能够承受核聚变所需要的高压条件。所以呢,高温就成了唯一的发展方向,并且这个温度一般都在一亿度以上。


虽然我国在了可控核聚变技术上的研究已经步入了世界前列,但是距完全掌控核聚变技术还有很长的路要走。如果有一天人类真的攻克了可控核聚变技术,那么正如我上面所说的,人类将不会再有能源危机,与此同时,当今世界因为能源争夺而带来的战争到时候应该也没理由存在了。


镜像宇宙


什么时候攻克核聚变反应堆技术?一直沿着托卡马克路线,很难攻克!这条路线搞了六十多年现在还在“龟速”前行。

主要就是入不敷出和安全性。为了把高温等离子体磁约束在空间,必须输入很大的电能,制造出非常高的磁场。这样既使核聚变反应了,但产能与花费在磁约束上的电能,差不太多,这样就成了“母猪抬花轿,出力不讨好”。现在是这个磁约束能量一点都不能低,而且,就算再高都有量子隧穿几率存在,等离子体像日饵一样,冲出一股都有几率存在,只能让这个几率尽量小,比如万分之一,十万分之一。

总之,在这条路线上进行核聚变堆技术开发,就是天上飘下五个字“怎么都是事”呀!现在人们也在进行核聚变惯性约束技术的开发,这个方向及思路可能大有前途。核聚变堆实现,我认为至少还要三十年左右。

即使核聚变堆实现了,对人类文明的推进也没多大。因为,能迅速推进人类文明的技术不是能源技术,而是宇宙动力技术和生物工程技术。这两个方面如果没什么突破,人类没法走向宇宙深处。你人类制造再多的能源,没地方用,只能在地球上开个飞机、汽车、高铁,地球都飞不出去,多出的能源只能供有钱人挥霍,恶化地球环境。


谭宏21


题主问的应该是攻克“可控核聚变”技术,这问题实际上是未知的。但我们是很需要这样的技术,日益枯竭的自然资源催生着我们一直在努力。

科学家的期望是本世纪内尽可能实现,但面对一系列关键技术的突破,又谈何容易呢?

下面我们来谈谈,可控核聚变的困难在哪?

聚变反应的外在条件为高温

氢弹作为比原子弹威力更大的核武,依靠聚变释放的能量是原子弹裂变释放的能量没法比的。

有趣的是,因为核聚变高温的条件,使得氢弹的爆炸并不像原子弹那样,能依靠突破临界质量进行爆炸。

所以,实际中的氢弹,在其核心有一个小型原子弹,以它释放的能量来制造高温环境,进行氢聚变。

上图中的三种氢弹结构,中心都有钚,铀这样的裂变重子物质。

同样的,可控核聚变也需要这样的高温环境,但我们是不可能通过像氢弹那样,通过裂变释放能量来制造。

这样的问题直到激光器的问世才有了被解决的可能——激光可以加热等离子体到一个极高的温度。

但如何用?即便是发展了数十年的激光实现聚变,仍有很多问题亟待解决。

其中最主要的问题就是,怎样把需要聚变的等离子体通过激光挤压在一个很小的空间进行加热?

科学家解决的办法就是通过控制激光,使其四面八方地,以同等能量射向等离子体。

这样的描述看似简单,实际过程中却有很多困难。挤压就有膨胀,我们聚变的等离子体并不像太阳那样可以依靠外层物质的重力,使中心的等离子体不易四处逃逸。

我们需要极高精度地让聚变的等离子体尽量受力均匀,这要求激光器的能量,方向等等都需要精确控制。

激光器越多,难度越大,但不多,你又无法实现加热。

该领域的研究,美国进展是最快的。目前的美国已经实现192个激光器聚集同一点了,而中国的[神光三号]还在实验32个激光器聚焦。

上图是我国研发的神光3号惯性约束核聚变激光驱动装置。

所以说,加热就是实现可控核聚变的一个很高的门槛。

产生的高温等离子体如何存放?

即便我们攻克了加热问题,存放它们又是一个世纪难题。

高达几千万摄氏度的,对于地球上任何实物,它都可以熔化,这如何盛放呢?或者如何让等离子体和聚变装置不接触?

很多人可能都听过托卡马克装置,这是一个磁约束装置,这个装置就是人类目前认为的可以用来“存放”加热的等离子体。

但我们都知道,粒子能被磁力线约束,无非就是它带电荷,能受到洛伦兹力,有力就要运动。

但上面我们提到的激光定点加热,却又要求聚变的的等离子体几乎静止,否则难度更大。

这样的矛盾,我们只能选择其中主要的来解决。

聚变的原料绝非水中一捞一大把

我们都知道实现聚变的原料是氢元素,但氢元素实际上是有三种,即氕氘氚。

有趣的是,最容易进行核聚变的氘氚,在自然界中几乎不存在,只占到氢元素的0.015%,我们地球上的海洋也同样如此。

好在实际上,氘氚元素,我们是可以人工制造,这就是使用中子轰击锂原子来得到,这可以用核裂变反应产生的中子实现。

但技术的不成熟,使得这样的成本阻止了大规模的生产。

结语

总之,可控核聚变的实现,是人类摆脱能源危机最有效的途径之一,它对于我们开辟星际航行的时代或许有着举足轻重的作用。

未来的能源用量会比现在多得多,除非我们能找到其他有效的能源来代替,否则可控核聚变技术,在未来的国际竞争中,作用会越来越突出。


挡不住的熵增


核聚变与可控核聚变

核聚变是通过轻核聚合释放原子核结合能变的过程。目前使用的核聚变释放的还是“氢”的同位素“”(dao)和“

”(chuan)的结合能变,随着技术的发展,未来可以使用氦-3的结合能变释放的能量。

核聚变技术在第一颗氢弹爆炸的时候就被人类掌握了,但那是不可控的。可控核聚变技术目前来看还遥遥无期,乐观估计30年有可能获得突破。

可控核聚变技术是人类进化的新火种!

自从人类掌握了

之后,就逐步走上了成为万物之灵的道理。而可控核聚变技术的掌握等同于学会了钻木取火

人类的进步实际上是人类对能量掌控程度的进步。远古时期人类生产生活依靠的是自身的天赋,即生物能量;掌握了火焰之后就开始涉足化学能量;驯化了动物之后,将生物能量的来源扩大了;后来的工业革命,将化学能量的来源扩大;之后发现并应用了原子能,初步涉及了原子能量。而可控核聚变的实现将标志着原子能量应用进入成熟期。

通过对比生物能-化学能-原子能这样的进化阶梯,我们可以清晰的了解到可控核聚变技术将是人类进一步进化的原动力

可控核聚变技术是人造太阳!

太阳是个天然的核聚变场所,每秒钟释放出400万吨物质的能量,激发这种质能转换的条件是3000亿个大气压和1500万摄氏度。地球上无法提供这么高的压力,只有靠提高温度来实现核聚变,如此温度要达到上亿度才行。因此,如何达到这样的温度,用什么样的方式来约束这种温度,是目前科学界需要重点解决的关键难题。

目前,解决可控核聚变的约束有两种方案:激光惯性约束环形磁约束。国内外启动了多项可控热核聚变实验堆的研究,我国的核聚变“人造太阳”实验装置EAST(先进超导托卡马克实验装置)已经获得超过101.2秒的稳态长脉冲高约束等离子体运行,处于世界领先水平。有报道称,德国仿星器核聚变反应堆研究取得突破进展,美国洛克希德马丁公司宣布可控核聚变技术小型化取得突破。期待可控核聚变技术有更大的进步。

实现可控核聚变之后,人类将正式成为太空物种!

“地球是人类的摇篮,但人类不可能永远生活在摇篮里。”许多科学先驱们抱着这种理念开始了太空技术的探索,但由于能量应用的限制,只实现了载人登月,最远的活动范围不会超过火星。地球始终是有承载上限的,而外太空却拥有无穷无尽的资源和能量,太空殖民是人类未来发展的必然方向。

一旦有了星际航行的能源基础,其他的各项配套必然会随之跟进。包括电子通信、生物生态、天体地理、深空探测、太空建造……每一项技术突破都会深刻的促进人类文明进程,改变人类社会结构。而这一切都是建立在可控核聚变技术之上,就如同人类学会了火的使用,彻底告别蒙昧,迎接新生。


归去来兮Roc


人类什么时候掌握核聚变进而发展可控核聚变。首先人类可以从太阳或者人工太阳核聚变中提取氦一3,或者月亮上氦一3核燃料,再从大海中提取氕和氚三种核燃料进行核聚变反应产生稳定能量而发展到可控核聚变。可控核聚变技术等级分类:初级,中级,高级,顶级阶段进而发展到宇宙飞船动力系统离子加速器分类:大型,中型,小型;发展到高级宇宙飞船动力系统:量子废墟。人类首先解决选用核聚变和可控核聚变合成核燃料的问题,例如氦一3核燃枓,以及各种合成材料制造核反应堆以及特殊防辐射材质,高效冷却剂等基础物质科学研究经过若干年准备工作完善……。人类只有掌握可控核聚变动力系统,彻底解决地球能源危机,解决地球人类航天器才具备突破太阳系飞向宇宙深空探索的梦想,根据高度文明智慧人类~外星人统计太阳系范围比现在人类估算太阳系范围整整大一倍。


擦肩而过的世界


如果能够实现,

1.人类几乎有用不完的能源。居民电费白菜价。

2.人类可以真正飞出母星,实现系内殖民。

3.制造业发展迅速,生产力大大提高,国民进入高福利社会阶段。

4.军事科技方面往能量武器发展

5.军事战略方面各国开始争抢系内各行星的土地,或引发不少冲突。

6.政治方面,地球面对地外独立派系的威胁,或联合起来,或致使联合国掌握越来越多的实权。

7.编不下去了。


不死老鸟156


题主想问的肯定是可控核聚变技术何时能突破,对人类会有多大影响。

人类文明能够利用整个地球上的能源才算是I型文明。那是什么概念?要知道光是一场台风的能量就相当于几万颗广岛原子弹,而太平洋上每年都会有不计其数的台风形成。人类如果只依靠对传统能源的利用是无法达到I型文明的标准的,依靠核裂变获取能源由于种种原因也是不够的。唯一的希望就是可控核聚变了,这是恒星才有的力量,拥有了这项技术才算是初步摆脱了能源对文明发展的掣肘。

按照科学家的预计,人类文明大概还要发展两百年左右才能踏入I型文明的门槛,可控核聚变应该在两百年内完全掌握。或者说,可控核聚变技术必须在此之前掌握,否则,时间拖得越久,随着传统能源的枯竭,恐怕文明会产生倒退,那更不可能产生突破了。也就是说,可控核聚变要么最迟在下个世纪末掌握,要么就没有机会没有时间研究成功。乐观一点估计,本世纪就能研制出可控核聚变民用反应堆,希望还是很大的。

而一旦拥有了人造太阳的技术,对人类文明的影响远胜于第一次工业革命。现如今,科技的发展受困于基础物理许久没有突破性进展,许多行业技术面临停滞不前。其实最大的问题还是在于巧妇难为无米之炊,如果大型强子对撞机就像工业革命时代科学家实验室里的仪器一样人手一台,然后可以不受限制有充足的电源供应,何愁基础物理不能突破。但很可悲,即使对撞机跟智能手机一样烂大街了,人类也根本没有足够的电能养活如此海量的对撞机。别说这些吞电巨兽,就连夏天家家户户开个空调都会造成电网超负荷运转。可以说在能源的利用上,人类现在还是跟叫花子一样,不掌握可控核聚变技术,到了存粮吃光以后分分钟揭不开锅。

这就构成了一个矛盾的圆环。想要拥有无限的能源就得在技术上产生突破,可是技术上的突破又特别依赖无限的能源。我们不止是要竭尽全力打破这个圆环,还要和时间赛跑,赶在地球上的资源枯竭之前完成。如若不然,可能人类文明就会凄凉的困死在地球上,退化成靠天吃饭的农耕文明,没有未来可言。


不会游泳的鱼2014520


千万不要抱幻想,任何技术都是双刃剑。利与弊肯定是一起来的。又清洁环保又取之不尽用之不竭,这么大好处,会带来多大的害处。可想而知。科学发明以来,就一直在危害人类。带来的福利都被害处对冲没了。农药化肥给粮食增长提供了保证,但是污染环境的代价是明显的。塑料给人类带来方便,现在塑料成了人类公敌。煤碳石油给人类提供动力,污染环境,资源短缺成了问题。用核电吧 ,要发生核事故。疫苗技术带来自闭症。没有哪个技术是无害的。这是哲学告诉人类的结果。不可能错。所以,可控核聚变,要么危害极大,要么就是不可能。


眾妙之門


核聚变要成为成熟的动力应用我认为至少需要一百年,这是乐观的估计,这玩意的门槛不是一般的高,但这玩意也不是一般的重要,它是目前人类所认知最高最强大的动力之源,它有可能带领人类飞离地球奔向茫茫宇宙,保存人类的火种,即使地球遭受灭顶之灾。小小的地球再宇宙之中太渺小了也非常脆弱极易被毁灭……要想生存下去,人类必须拥有强大的能源动力.......所以对这玩意无论怎样投入多大代价对全人类而言不分种族都是值得的.......明白了吗?


Killllppper


暂时没这水平,核聚变已经掌握了,但是对核聚变的控制还没能掌握,一旦掌握了这种技术,第一个受害的就是那些中东靠石油致富的土豪们,因为石油最主要的用途就是作为能源使用,而核聚变只需要水就够了,这东西比陆地还多,很多战争都会消失,因为能源已经不再是争夺的重点,污染也会减少很多,以后就是电力设施的天下了,世界会因此发生翻天覆地的变化,现在世界各国都在全力对此进行研究,谁率先掌握了这种技术谁就掌握了未来的主动权,但这技术迟早是要公开共享的,毕竟匹夫无罪,怀璧其罪,总不能和世界为敌吧。


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