当人类攻克了核聚变的大关之后,世界会发生什么变化?

你所在


核聚变之于人类的意义,就像火焰之于猿人

掌握核聚变,意味着人类将彻底颠覆,资源存量博弈的历史。

大众会拿到共产主义的入场券,而精英则将获得星际探索的船票。

大众

对于大众来说。

可控核聚变一旦突破,电力将彻底沦为白菜价。很多应用科技就可以大规模使用。比如电量无线传输技术,比如电解水技术,这都将彻底改变大众的生存状态。

一直困扰大众的食物问题,将从此不再。农业工厂将会出现,廉价电力让24小时LED照明成为可能,这将极大促进植物的光合作用。

人造肉的成本,也因廉价能源的出现而大大降低。一个农业工厂,可以轻松生产出几十万人所需的食物。

精英

对于精英来说。

他们可以凭借可控核聚变发动机,走向太空,去获取更多的星际资源。如果将宇宙比作辽阔的世界,没有可控核聚变发动机,人类最远连卧室的门都出不去。

那群精英份子永远都是不甘寂寞的主,只有给他们整个宇宙,他们才会將地球还给大众。

核聚变领域,中国或成为最大赢家

目前可控核聚变领域,中国与欧美国家基本在同一水平。就算是其他国家先突破了,但要想把廉价的电力输送到全世界,也只有中国的国家电网可以承接这个业务。

要解决远距离、大容量、低损耗、经济性等电力传输问题,就必须使用特高压技术,这是中国碾压全球并完全垄断的技术。由此也可以清楚看出中国的布局,手握这一技术的国家电网,有很大潜力成为地球电网。

以前美国通过美元+能源(石油),成为全球储备货币。中国正在通过人民币挖美元的墙角,但也只能挖挖墙角。

想要从根本上晃动美元的地位,最好的方式还是另辟道路。通过人民币+能源(电力),来建设自己的能源体系

那么,什么时候可以实现人类可控的核聚变?

本人估计,未来五十年内,会是一个爆发期。

目前中国可控核聚变项目是以中科大、中科院等离子体所、585所、9院为主导,全国还有很多高校承担了部分任务。从2016年开始推进这个工作,目前几乎每过几十天就能出一批成果。

最新的成果是这个:


为什么国家复兴终极时间表是2050年?

如果对照可控核聚变的时间表,可以说还是有些眉目的。


紫禁的sphere


核聚变一旦投入正式运用,最明显的就是该国的能源问题可以说是得到了永远解决。石油可以就退出历史舞台了,那群靠石油富起来的中东国家,可就哭惨了。如果中国能率先掌握,老美估计得慌的不行,民族的复兴指日可待。



咳咳,不多说了,下面就来介绍一些相关知识:

核聚变

其实道理很简单,如果你能想法设法让两个原子的原子核(一般是氢同位素),撞到一起,聚合为一个新的原子核。在这个过程中能释放出巨大能量。爱因斯坦的质能方程就能派上用场了。


不过人工核聚变也是分层的。像氘氚聚变是最早的一代核聚变,比如一个氘和一个氚反应,就能释放出17.6兆电子伏特的能量。虽然原料是海水,可以说用不完,但是也有缺点。就是要释放出中子,这样会导致聚变装置寿命降低。最完美的当属氦3反应,没有中子,也没有氚的放射性。

可控核聚变的难点

高温高压:高温可以让粒子运动速度加快;高压,可以是粒子运动范围缩小,而这两个都能提高粒子相互撞击的概率。


以太阳为例,我们知道太阳无时无刻不在进行这核聚变反应。为什么它能那么稳定持续的输出能量呢?因为太阳发生反应的内核,温度在一千到两千万度左右,并且有着强大的引力约束。所以原子核相撞的前提就有了。

但那项技术是恒星的专利,在地球模拟不了。于是我们只能提高温度,甚至要达到上亿度。但是这么高的温度的等离子体,增压才能控制住,保证反应装置不被“烫”坏?目前主流的方法都是磁约束,这些高温等离子体,被磁场拘在一起,维持聚变的状态,不停的旋转运动。

所以如何做到持续的高温的同时,还能保证装置不被损坏。

我们离正式投入使用估计还有几十年要走。

祝工作顺利~期待您的点评!


赛先生科普


当人类攻克了核聚变的大关之后,世界会发生什么变化?

假如50年后人类攻克了核聚变,变化绝对是翻天覆地的,但仍然会受到很多因素的掣肘,也许并没有您所想象的完全被核聚变替代,或者一一来罗列下

一、聚变电站不会如您想象的那样遍地开花,因为这个依然是极高高成本的行业,当然大规模或者超大规模的裂变以及燃煤电厂和天然气电厂将会被可控核聚变替代,但现今已经继续在运行的水电等将并不会取缔,因为这些已经投入,并且不会产生太多的污染,另外水电也作为水利设施并存,因此它们将会继续运行......

二、各类电器的用电功率与效率并不会没有限制,节能依然是考虑目标,不单是电能获取容易了,但成本依然存在,分摊出来后聚变电能的价格不会便宜,最多的是未来没有燃料缺乏的担心!另外原来的电网负荷与家庭布线负荷也一样要考虑,还有超大规模的聚变堆的热交换温升对周围环境的影响是不容忽视的,因此无限制的情况绝对不会发生!(当然燃气灶等也许将被彻底取代!)

三、储电设备的提升对于汽车行业将是颠覆性的 当然这个即使没有可控核聚变一样会发生,可控核聚变的成功只是让这个变换更加彻底。

四、您所期望的飞行器与火箭发射等 电能并无法完全替代,比如飞行器中的电能使用方式仅仅还是螺旋桨,即使电池密度够高,但螺旋桨推动的飞行器估计不太可能大规模回归了!这个也许要等到可控核聚变小型化,比如能装入飞行器并且推重比依然有达到一定的比例,这个也是可以期待的,但在早期,我们得继续开采石油供给喷气式的飞行器使用!火箭发射的行业尽管可以电磁弹射取代一级火箭,但二级和三级依然需要石油与传统燃料!

五、太阳系内的行星际旅行将指日可待 即使聚变发动机达到预测的1%-10%光速,那么依然可以在35分钟×100的时间内到达木星,约合:2.43天,如果减去加速与减速的时间,那么10天就可以打一个来回,木星10日游即将成为现实!

当然空气为介质的离子发动机发展后这个肯定会改观,但推重比依然是一个未知数!

最后,煤炭燃料也许真的要寿终正寝了,石油行业将成为夕阳产业,各种外围的,比如常规的活塞发动机,润滑油机油......目测就要步入黄昏了,除了在一些野外作业的地方,也许路子就越来越窄了!另外比如环境处理这些旧账可能会因核聚变的图片开始慢慢还账,但这是一个长期的问题,不要试图认为可控核聚变突破了就万事大吉,治理才刚刚开始而已!

您以为会少了这些冷却塔吗?其实完全不会,在没有突破直接的热电转换之前,这些冷却塔一个都少不了,而且随着功率的增加,这个规模和数量还会相应增加!


星辰大海路上的种花家


先反驳一个观点,有的人说核聚变实现后电费不会降,你们好聪明!格局能不能大点?这种观点不值得我浪费笔墨驳斥。

@@@@@@@@ 正文 @@@@@@@@@@
衡量人类文明是否牛逼,唯一的标准就是人类可以利用的能量等级,而不是花里胡哨的互联网IT技术。在宇宙维度,我们好比是幼儿园的小学生,处于最低等级化学能,本质上跟2000年前没有区别,以前烧木头,现在烧汽油。上帝创造人类,给我们的汽油好比是游戏开局给一盒火柴,聚变能好比是游戏里烧不完的煤矿,能不能在这盒火柴(化学能)用完之前点燃这个煤矿,决定人类文明能否世代延续,点燃了,人类文明生生不息永久不灭,直到宇宙末日!火柴用完了煤矿点不燃,那就是熵持续增加,石油用完人类就等死。不要跟我说还有水电,风能,太阳能,那只能说明你根本不懂: 熵这个东西。太阳寿命也有限,万一太阳突然爆炸就更短命(流浪地球)

从人类社会的角度来讲,人类做事的成本归根结底是能源,能量。人力工资成本是虚假成本,不是真成本,工人领到的工资都花出去还给社会了。举个例子,美国航母那么贵,一艘几百亿美金,二战为什么能造那么多?因为和平时期规则不同,工人每个月必须给5000美金工资,二战就不一样了,国家拼命暴兵,所有女人进工厂免费工作,国家包吃住,爆发出巨大产能,限制美国产能的只有一个条件:能源。这时候生产武器成本远远低于和平时期,这种生产成本就接近于人类真实成本:也就是能源。

下面谈谈聚变实现后世界的变化,分3个时间段讨论,参考三体纪元,主要聊聚变纪元1--100年,聚变纪元

100---300

年,聚变纪元

3---1000

年。拿中国做例子,纪元年我们可以不计成本做很多事。
一阶段: 聚变纪元1-100年,聚变初级阶段,喷子请放心,商业电费不会怎么降。国家电网是要赚钱的,员工要发工资,中国年发电量比2019年增加100倍,(生产成本远远低于火电,因为掌控能量决定国家成本,看不懂的回去上面看能量决定文明)。各省建设几百座聚变站满足全国需求。火力发电在20年内全部关停。风电水电保留作为备份。电解氢汽车,飞机淘汰燃油车,飞机。加氢便宜很多,私家车油费降低。交通成本降低带来中国经济飞速发展。石油需求锐减,中东重新回到贫困,不再是世界焦点。国家补贴各种高耗能重工业不计成本加大生产,钢铁等各种原材料降价,带动汽车家电等各种生活用品降价加大供应,人人都买得起,中国基本实现共产主义。

二阶段: 聚变纪元

100---300

年,中级阶段,中国年发电量比2019年增加1000倍,中国开始改造大自然,依靠能源的温室粮食生产已经超过种地,中国退耕还林一半耕地,大熊猫等各种野生动物生活栖息地大面积扩大。依靠大量能源的淡化海水工程引进中国北方,西北,沙漠基本上被消灭。北方成为江南水乡。无限能源支撑的化工医疗行业大发展,支撑起药厂实验室的大量消耗,癌症被人类攻克。航空工业全面发展,火星旅行价格平民化。金银铂所有金属不再短缺,中国可以自己制造需要的各种元素,也可以在太阳系内挖矿。

三阶段: 聚变纪元

300---1000

年,人类基本实现一级文明,中国年发电量比2019年增加一万倍。中美联合建造横穿地球赤道的4万公里加速对撞机,无限能源支撑下,夸克被撞破,弦理论被证实,量子力学大发展,基础物理理论彻底突破,人类有能力建造星际飞船飞出太阳系。。。。后面的没法写了,涉及到终极理论突破

马克大战公孙离


实现低成本的可控核聚变意味着人类获得了几乎取之不尽用之不竭的能源。

国际热核聚变实验反应堆,计划于2025年点火,预估总造价超过150亿欧元,以目前的进展来看,这个项目流产的可能性在不断增加


现如今人类已经实现了(极短暂的)可控核聚变,但是反应堆的建造成本和使用维护成本奇高,离商用还遥不可期。

我们不妨浪漫的设想一下,如果低成本可控核聚变得以实现,地球和人类文明会发生怎样的变化——(低成本是指成本是现有能源的1/10甚至更低)

1、饥饿将彻底消失:

即便在今天,世界上仍有高达8.21亿人处于饥饿之中,而且这个数字仍在上升,然而于此同时,发达国家的消费者每年要丢弃高达40%的食物,全球范围内有25%以上的食品损失在运输环节。

全球粮食生产的总量是够的,但地区间差异巨大,而远距离运输成本高,使得很多地方的人还吃不饱肚子,当低成本可控核聚变实现,运输成本将大幅下降,粮食可以实现全球范围内的分配,饥饿将彻底消失。

2、淡水危机解除

目前海水净化的主要问题就在于成本,即便是以色列最先进的海水淡化工厂,每吨淡水的生产成本也在5块以上,成本结构里,能源成本(电费)占据了绝大部分,这使得海水淡化技术难以大面积推广应用。当低成本可控核聚变实现,海水淡化和远距离运输的成本将大幅下降,干旱和淡水匮乏将成为往事。

3、环境危机,特别是全球变暖问题得以解决

当前全人类面临的最大的问题就是全球变暖,其根源就在于人类无法摆脱对化石燃料(石油、煤炭)的依赖,产生大量的温室气体二氧化碳,导致全球气候变暖。核聚变是一种清洁能源,没有温室气体排放,产生的核废料半衰期非常短(能快速转变为无放射性物质)、即便发生核泄漏危害也较低,撤离半径仅需要一公里,这比目前的核裂变反应堆泄露的危害要小的多得多。

人类掌握可靠的可控核聚变技术也意味着人类文明迈入了一个新的纪元,再丰富的想象力也难以预测到了那一天究竟会发生什么,让我们一起静静等待人类文明闪耀的那一刻到来吧!


和风


首先核聚变并不难,例如氢弹的工作原理就是核聚变,但氢弹除了作为武器之外,对人类并没有其他的用处,所以人类真正需要的,是可控的核聚变,从某种意义上来说,太阳就是一个巨大的可控核聚变机器,这个机器可以在数百亿年的时间之内,持续的产生能量。

那么一旦人类掌握了这种技术,就意味着人类跨入了另外一个时代,例如我们都知道科学的发展,离不开对于能源的利用,而现在的主流能源,无非就是石油和煤炭,这两种能源都是化石燃料,化石燃料最大的问题,就是开采难度大,并且还会产生污染物。

而可控核聚变的原料,是由氢的同位素氘,而氘这种东西,地球上非常非常的多,根据一些计算来看,海洋当中储存的氘,大概有40万亿吨以上,那么一般来说0.03克的氘,就可以释放出300升汽油产生的能量,所以一旦可控核聚变成真,人类就和那些化石能源说再见了。

其次可控核聚变一旦成真,人类必将大规模进入太空,现代人类在探索太空的时候,最大的问题就是能源补充,例如国际空间站每隔一段时间,就需要派人去运送物资,但每一次的发射,都需要耗费数千万美元,所以人类对于太空的探索,会受到相当大的掣肘。

如果可控核聚变的技术能够实现,人类就可以将成本压低,甚至我们可以在月球或者火星,建造一个大型的可控核聚变反应堆,一旦这样的反应堆建成,人类既可以在这个星球上立足,进而改造这个星球,所以可控核聚变的技术,非常非常的重要,只要一旦实现,人类就进入了一个新的时代。


科学薛定谔的猫


攻克核聚变大关,很多人想到的往往是实现了可控核聚变。不过,核聚变的大关不止这一个,突破可控核聚变大关后还会有新的大关。

太阳上就在不断的进行着核聚变,将光和热释放到地球,供地球上的生命所需。可控核聚变之所以令人关注是因为用这种技术可以为人类提供大量的清洁能源,目前在托克马克、仿星器内试图完成这样的壮举。目前看,可控核聚变是人类正在攻克的一道大关,这一大关的突破有望在几十年内实现。

托克马克、仿星器等有个外号叫做“人造太阳”,虽然内部进行的也是核聚变,但是和太阳上的核聚变并不一样。核聚变指的是将轻原子核合成为较重的原子核的过程,在这个过程中可以释放出大量的能量。不过即使是不可控核聚变,人类目前能够操作的也只是氘和氚这两种氢的同位素的核聚变,还不能实现最常见的氢原子核的聚变。尽管目前看地球上的氘和氚资源足够人类使用一段时间,但人类对能源的需求是不断扩大的,受控核聚变的实现不会让人类一劳永逸。

而太阳上主要进行的是质子-质子链反应,依靠质子(氢的原子核)就能实现轻核的聚变。太阳可以直接使用更常见的氕进行核聚变,这个过程人类还没有掌握。质量更大的恒星还能进行更多种的聚变,一直聚变到铁都是向外释放能量的。这样的过程人类更是无能为力。

人类对能源的需求不会因可控核聚变的实现而止,人类对科学的探索也是永无止境的。受控核聚变实现后,人类欢呼一下之后,又会投入到对下一个大关的攻克上。


刁博


看了朋友们一些回答,说的都很好。攻克核聚变,应该说攻克可控核聚变,这个世界的能源领域就宽广了很多。

就像过去人类发现发明的机器和电力,从此走出了黑暗的农耕时代,进入了高速发展的现代生活。任何科学的重大发现和发明都能够极大的推动人类社会的进步,可控核聚变的实现,将促进人类文明进入一个新发展时代。

核聚变的理论形成已经半个多世纪了,人类早就已经实现了核裂变和核聚变的部分应用,比如原子弹、氢弹,就是典型的核裂变和核聚变的应用。但原子弹和氢弹的爆发是瞬时作用的,这种巨大的能量是不可控的爆发。

人类已经掌握了可控核裂变的技术,并且已经广泛的运用与生产与生活,主要表现在核发电和核反应堆驱动,2006年世界核子发电在全部电力里面就已经占有15%的比重,这方面中国起步晚,占比较低。

但人类对核聚变的运用还一直在研究中,进展较为艰难缓慢。

可控核聚变之所以比可控核裂变更难攻克,是因为进行核聚变的条件更为苛刻和困难。

在太阳中心,每时每刻都在进行着核聚变,每秒钟有6亿吨的氢转变成5.96亿吨氦,释放出400万吨氢的能量,正是这巨大的能量给太阳系所有的行星、卫星、矮行星、小行星、星际物质等提供了光和热。激发这种能量的是太阳核心3000亿个大气压的压力和1500万度的温度。

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,这样要求温度达到上亿度。所以如何达到这样的温度,用什么样的容器或者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。

通常用三种方法来解决可控核聚变的约束,即重力场约束、惯性约束、磁约束。

人类之所有这么重视可控核聚变的开发,因为它具有很高的比较优势。

相比核裂变,核聚变有如下优势:

1、核聚变释放的能量比核裂变更大。据测算6个氘核共放出43.24MeV能量,相当于每个核子平均放出3.6MeV。它比n+裂变反应中每个核子平均放出200/236=0.85MeV高4倍。

2、核聚变无高端核废料,可不对环境构成大的污染。而核裂变由于原料铀的储量不多,政治干涉很大,放射性与危险性大,核裂变的优势无法完全利用。

3、核聚变燃料供应充足,地球上重氢有10万亿吨。每1升海水中含30毫克氘,而30毫克氘聚变产生的能量相当于300升汽油。

所以,如果能够实现可控核聚变,人类将能够克服阶段性的能源危机,真正的从“石油文明时代”走向“核文明时代”,人类文明将提升到一个新的层次。

近年来,可控核聚变的研究正在提速,在许多具体方面有所突破。

中国的核聚变“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,在这方面走到了世界前列。能不能像常常说的最终实现弯道超车,还有待后续努力。

有报道德国仿星器核聚变反应堆研究取得突破进展,而美国洛克希德马丁公司早在2014年就宣布,可控核聚变技术小型化取得突破,一个可安装在卡车后端的小型反应堆有望在十年内诞生。这些都是可喜的进步。

科学界预测了,受控核聚变发电有可能在2025年实现商业运营,2050年将有可能广泛的服务于社会。

时空通讯在过去已经多次提到过宇宙三级文明等级的划分,这是前苏联科学家卡尔达舍夫在上世纪六十年代提出来的一个理论。

卡尔达舍夫认为宇宙文明的主要衡量度标是能源的控制和使用,可分为行星级一级文明,恒星级二级文明,星系级三级文明。每一级文明的提升,都伴随着能源使用的数量级增长。他的这个理论尽管只是一种假设,但得到了科学界广泛的认同。

科学界测算,人类文明目前还只有0.73级,要达到一级文明,我们人类所需要的能源还要在现在的基础上增加10000倍以上,而达到二级文明则需要增加能源控制和使用能力100亿倍以上。

实现了可控核聚变,解决了能源危机,使人类控制和使用能源的能力得到大大的提升,有可能使人类文明在100年内达到一级行星级文明。当然要实现二级文明人类还需要几千年的奋斗(这方面的介绍请查看时空通讯过去发表的相关文章)。

由于可控核聚变能料的高度浓缩化,人类有可能实现深空探索和开发。我们现在的火箭采用的是常规能源,发射到地球轨道就需要燃料成百上千吨,所以无法带着很多燃料远航。如果核聚变,30毫克的氘就相当于300公升汽油,三公斤氘就相当于30000吨汽油的能量,如果氚核聚变则可以实现更大能量的输出。这样飞向深空再也不要携带大量的燃料了,就有可能飞的更远。

当然太空远距离航行还需要伴随着引擎和太空生存保障等诸多方面科学技术的同步提升,才有可能实现。

核聚变的能源地球上储存量巨大,够人类使用一阵子。

这就是时空通讯的看法和认知,欢迎点评。


时空通讯


好吧,首先核聚变很难,但难的不是核聚变,是可控核的聚变,例如我国正在研究的人造太阳,就属于可控的核聚变实验,但人造太阳的技术,目前迟迟没有突破,哪怕是多国进行合作,也没有丝毫的头绪,所以这种技术可想而知,是有多么的逆天。

那么可控的核聚变,到底难在什么地方呢,我想温度应该是其中一个因素,我们看看太阳就知道了,太阳是一个炎热的火球,其内部在进行热核反应的时候,温度一度能达到几千万度以上,而可控的核聚变也是如此,一旦实验进行之后,其温度也能达到数百万度以上,这种温度之下,没有任何的物理装置可以承载。

当然了,虽然可控的核聚变很难,但一旦要是研究成功了,人类得到的好处也是逆天的,因为从某种角度来说,文明的发展,就是利用能源的能力,人类目前的能源,主要还是化石能源为主,但这种能源有很大缺点,一个是化石能源有限,一个是化石能源会制造污染。

而核聚变就不同了,首先核聚变很安全,一旦达不到反应条件,热核反应就会停止,不会出现核裂变那样无法控制,然后核聚变还不产生核废料,不会造成污染。

而且一旦可控的核聚变成功了,人类在进入太空的时候,就不再收到能源的掣肘了,到时候人类就有能力,去探索周边的星球,但有一点要提醒一下,就是即使可控的核聚变技术成功,我们的电费应该也不会不要钱......


种植恒星


提问者的意思应该是完全控制核聚变,就像如今我们用电一样方便简单,基本上讲我们如今已经完全掌控了电力能源,各种电力设备走进了我们的生活!

如果人类能像控制利用电力能源那样控制利用核能,会给我们的生活带来质的变革,极大地提升我们的生活水平,甚至彻底让人类迈进星际文明行列,真实迈进卡尔达肖夫对宇宙文明分类中的“一级宇宙文明”!

一个简单的例子说明一切。想象一下,你有一个核能源电池,电量可以达到如今我们普通电池的数万倍(甚至更多),可以轻松地把它装进口袋里……

所以说,一旦人类能够完全掌控核聚变,将会带来人类文明的彻底变革。科学家们曾做出推测,核动力推动的飞船速度可以达到光速的10%,也就是每秒3万公里,这样的速度虽然遨游宇宙空间还不太现实,但实现遨游太阳系已经足够,解释火星,木星和土星的卫星都会成为人类探索的对象!

不过,科学家们也提到,在2050年之前,人类很难攻克核聚变能源,虽然如今很多国家已经建立核电站,但这远不意味着我们已经能完全掌控核能!还有很多技术领域的难题需要攻克!


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