可控核聚變的輸出能量已經大於輸入,那麼現在可以商業化了嗎?

我們所熟悉的可控核聚變實現方式有兩種,一種是國際熱核聚變裝置ITER支持的磁約束核聚變,另一種是各國自行研究方向的慣性約束核聚變!兩種從原理上來看有很大的區別,但都需要輸入大量的能量作為可控核聚變的基礎都是完全一致的!

可控核聚變的輸出能量已經大於輸入,那麼現在可以商業化了嗎?

上圖是磁約束核聚變裝置的動態示意圖,當然事實上的核聚變堆也許並不是這種方式運行的,但表現原理並無問題,它存在幾個非常關鍵的結構:

1.約束控制與加熱超高溫等離子體的磁場,即D行空腔的第二層內壁!

2.燃料的等離子體的注入,動圖中在內壁側面注入!

3.內壁兼熱交換結構,將核聚變產生的超高溫從聚變堆內部帶走轉換髮電並保持內壁適合溫度

4.核聚變堆灰燼排出結構!

磁約束可控核聚變裝置實現有兩種,一種是託卡馬克結構,另一種是仿星器結構,兩種都是現代可控核聚變的重要研究方向!

可控核聚變的輸出能量已經大於輸入,那麼現在可以商業化了嗎?

託卡馬克可控核聚變裝置內部,這種結構最早是前蘇聯庫爾恰托夫研究所的阿齊莫維齊等在上世紀50年代發明的,託卡馬克的核心裝置是環形真空室,外壁纏繞超導線圈,通電後會產生螺旋形磁場,完成等離子的加熱以及控制約束的目的!

可控核聚變的輸出能量已經大於輸入,那麼現在可以商業化了嗎?

另一種則是仿星器,仿星器最早是由美國理論物理學家、天文學家李曼斯·皮策(Lyman Spitzer)在上世界50年代發明並建成,其實兩種磁約束的經典結構最早時間都差不多!但兩者真空室結構不一樣,它的規模要比託卡馬克要小一些!但託卡馬克在等離子體磁場建立過程中可以調整磁場以約束磁場而仿星器則完全依靠安裝精度!而且仿星器的磁場扭曲結構並非軸對稱,因此仿星器的等離子體約束難度要比託卡馬克難得多!

可控核聚變的輸出能量已經大於輸入,那麼現在可以商業化了嗎?

儘管仿星器與託卡馬克都有一大票支持者,當然託卡馬克裝置更是有ITER的支持!不過無論哪家都沒有一家在這個可控核聚變的道路走到商業化的程度,其原因不外乎等離子體的溫度不夠高,約束的時間不夠久,商業化的門檻大約是一億度,1000S,我們現在走得最遠的大概溫度實現了一半,時間則在1/10-1/5左右,儘管最近以來的進展比較快,但仍然有很遠的路要走!

可控核聚變的輸出能量已經大於輸入,那麼現在可以商業化了嗎?

還有一種與磁約束完全不同的結構則是慣性約束核聚變裝置,這種理解起來比較簡單,用幾十到束激光轟擊中央的燃料靶,高溫高壓以達到核聚變的目的!

可控核聚變的輸出能量已經大於輸入,那麼現在可以商業化了嗎?

與各位理解的不一樣激光束並不是直接加熱燃料的,而是採用一種山圖的間接的方式,不過到現在為止慣性約束遇到的難題並不比磁約束小,一是數十束超高能激光束的激光裝置,另一個燃料加熱後的外層等離子體影響進一步加熱,似乎有一種走入死衚衕的感覺!

可控核聚變的輸出能量已經大於輸入,那麼現在可以商業化了嗎?

在合肥的中國託卡馬克可控核聚變實驗裝置東方超環,當然也有執行中國慣性約束研究神光一號二號,我們的進度在磁約束方面甚至還部分領先全球,不過在慣性約束上並無更多的資料披露,我們難以瞭解進度如何!

可控核聚變的輸出能量已經大於輸入,那麼現在可以商業化了嗎?

當前在可控核聚變領域做到輸出大於輸入並沒有多大的問題,但並不是說輸出大於輸入即可商業化,因為巨大的建設與運行成本並不是那麼一點點盈餘即可應付的,而且不穩定的運行成本則更高,我們要求的穩態的長時間高回報的能量輸出!但似乎看起來永遠都差那麼五十年,不過根據最近的進展來看,還真有可能在最後這個五十年內實現,各位少安毋躁!


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