国际原子能机构主办了多次DEMO讲习班,以促进在确定和协调DEMO常规计划活动方面的全球协作。 五百年前,位于今天墨西哥的阿兹特克文明相信,太阳及其所有的力量都是由人类祭品的血液来维持的。 今天,我们知道,太阳连同所有其他恒星都是由一种称为核聚变的反应提供动力。 如果核聚变能够在地球上复制,那么它可以提供几乎无限的清洁、安全和廉价的能源,以满足世界的能源需求。 经过10年的组件设计、场地准备和全球制造,世界上最大的国际聚变设施——国际热核聚变实验堆(ITER)的组装工作于2020年在法国开始。
- 班德波尔说,TAE的方法也不容易受到湍流的影响——湍流阻碍了托卡马克中控制等离子体的能力——以及热量从机器中泄漏。
- 目前人類已經可以實現不受控制的核聚變,如氫彈的爆炸;也可以觸發可控制核融合,只是輸入的能量大於輸出、或發生時間極短。
- 在核裂變中,重原子分裂成較輕的原子,該過程會產生大量有輻射的廢料。
- 2005年,部份科學家相信已經成功做出小型的核聚变[5],並且得到初步驗證[6]。
輕核所帶的電荷少,因此它們聚變時需要克服的勢壘越小,釋放出的能量就越多。 隨着原子核質量的增加到一個臨界點時,聚變反應所需克服的勢能大於反應放出的能量,即沒有淨能量產生。 核融合將諸如氫原子核一類的較輕的原子核結合形成較重的原子核。 輕核所帶的電荷少,因此它們融合時需要克服的勢壘越小,釋放出的能量就越多。
核聚變: 核聚变方法
與核分裂相比,同樣放出巨大能量,且核融合能量是核分裂數倍多。 核融合原料(通常是氫的同位素氘、氚)海水含量豐富,且可經加工鋰基材料取得。 目前核能利用幾乎都是核分裂,想要穩定的核能,核融合更值得嘗試。 不久前比爾蓋茲、Google 和許多私募股權公司等投資的核融合公司 Commonwealth Fusion Systems(CFS),開始著手建設約 47 英畝的核融合反應爐。 聚变燃料丰富且容易获得:氘可以从海水中廉价提取,而氚可以利用丰富的天然锂生产。
英國《金融時報》(Financial Times)11號的時候報道說:位於加州的勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的科學家們,已經從一個實驗性的核聚變反應堆中實現了淨能量增益。 比起這些能源,不少人更青睞核能:核能發電污染小且能量密度高,利用效率也更高,不少國家有核電廠,但幾乎都是利用核分裂發電。 反應爐的放射性物質與發電時過多廢熱與熱污染該如何處理,至今幾起核電廠事故也足以說明這是不可忽視的問題。 为了在我们的太阳上实现聚变,原子核需要在超过1000万摄氏度的极高温度下相互碰撞,以使它们能够克服相互间的电排斥力。 一旦原子核克服了这种排斥力并进入彼此非常接近的范围,它们之间的核力吸引力将超过电排斥力,从而使它们能够实现聚变。 在太阳中,其巨大的引力所产生的极端压力为核聚变的发生创造了条件。
核聚變: 章天亮: 核聚變技術重大突破 我們將面臨一個新的時代
國際熱核融合實驗反應爐設施的建設開始於2007年,而托克馬克裝置本身的組裝被規劃開始於2015年[11]。 ITER托克馬克綜合設施的建設始於2013年[6],至2015年6月,建築成本已超140億美元[7]。 截至2021年5月,ITER對第一電漿的完成率接近75%,並將於其後數年開始嘗試啟動反應爐。 預計於2025年正式開始電漿實驗,2035年進一步開始進行全氘 - 氚融合實驗[8]。 2019年11月,美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室正在進行一項等離子體線性實驗(PLX),旨在結合目前兩種核融合方式之所長。
ITER是一个国际项目,目的是论证核聚变能生产的科学和技术可行性,并为未来的发电示范聚变发电厂提供技术和概念,称为核聚变示范电厂(或称DEMOs)。 ITER将在本十年的后半期开始进行首次实验,全功率实验计划于2036年开始。 核聚变能源需要多长时间才能成功推广,这将取决于通过全球伙伴关系和合作调动资源,以及该行业能够以多快的速度开发、验证和鉴定新兴核聚变技术。 另一个重要问题是,同时开发必要的核基础设施,如与实现这一未来能源有关的要求、标准和良好实践。
核聚變: 核聚變——真正的「太陽能」
第一次“国际原子能机构聚变能国际会议”于1961年举行,自1974年以来,国际原子能机构每两年召开一次会议,以促进对该领域的发展和成就的讨论。 国际原子能机构(原子能机构)长期以来一直是国际核聚变研究和发展的核心,并于近期开始支持早期技术开发和部署。 核聚变反应发生在一种被称为等离子体的物质状态中——一种由正离子和自由移动的电子组成的高温带电气体,具有不同于固体、液体或气体的独特性质。 燃料中的氘是穩定同位素、可以由海水獲得,氚的半衰期短、但可以用中子撞擊鋰-6來獲得 [19] 核聚變2023 ,氦-3可以是清潔核燃料,但地球的存量很少,必須要到月球或木星上通過宇宙採礦獲取。 該實驗在加州的勞倫斯利佛摩國家實驗室(LLNL)的國家點火設施(National Ignition Facility)中進行。 這個計劃在其30年的運轉週期,預料會耗費大約100億歐元,因此該專案成為人類有史以來繼國際太空站之後第二昂貴的國際科學合作專案。
所以人類第一次工業革命是化學能變機械能,第二次的工業革命是機械能變成電能。 現在人類又面臨著第三次,或者也可能是說第四次能源革命,第三次咱們說是人類掌握原子能;這一次掌握的是核聚變的能量。 而電力革命也很簡單,就是法拉第他發現閉合線圈,在切割磁力線的時候會產生電流,那實際上它就是一個機械能。 線圈轉動它是機械能變成電能的過程,當你有了電能之後,電能可以向遠距離輸送,所以就開始出現發電廠、輸變電站,然後家裡面就有了電燈等等。 所以人類第二次工業革命,其實是人類掌握了另外一種能源的轉化方式,就是從機械能變成了電能。 舉個例子來說,兩個質量很小的原子,比如說兩個氚原子,就是氫的同位素,大家知道氫是一個原子核一個電子,實際上是一個質子一個電子,這屬於我們平時說的氫原子。
核聚變: 核聚变中国
目前主要的幾種可控制核融合方式:Z脈衝功率設施、雷射約束(慣性約束)核融合、磁約束核融合(托克馬克)。 由於原子核都帶正電,需要很大的壓力才能把它們擠到夠近而能夠產生聚變,而且是以電漿形式存在。 這個狀能需要很強的重力和高溫來維持,例如太陽內部壓力是地球上的大氣壓力的3000倍,內部溫度高達1500萬度,所以,地球上沒有物料能「承載」,一碰到就會立即直接蒸發。 核融合(英語:Nuclear fusion,中國大陸、香港稱為核聚變),又稱融合反應,是指將兩個較輕的核結合而形成一個較重的核和一個極輕的核(或粒子)的一種核反應形式。 在此過程中,物質並沒有守恆,因為有一部分正在聚變的原子核的物質被轉化為光子(能量)。
为了在太阳中实现聚变,原子核需要在大约1000万摄氏度的极高温度下相互碰撞。 核聚變 高温为它们提供了足够的能量,以克服相互之间的电排斥力。 一旦原子核进入彼此非常接近的范围,它们之间的核吸引力将超过电排斥力,从而使它们能够实现聚变。 要做到这一点,众多原子核必须被约束在一个小空间内,以增加碰撞的机会。 在太阳中,其巨大的引力所产生的极端压力为核聚变创造了条件。 2018年11月,中國科學院合肥物質科學研究院電漿物理研究所宣佈在合肥綜合性國家科學中心的全超導托克馬克核融合實驗裝置實現一億度電漿運行[11]。
核聚變: 人類重大的科學和社會發展都與掌握新能源相聯繫
它正在完善一種稱為硼中子捕獲療法的技術,以期將其用於癌症治療。 它還成立了一個新的部門,將其在C2W「諾曼」工作中產生的電源管理系統商業化,用於電動汽車和能源儲存領域。 TAE的「諾曼」裝置則用「普通的」氫和氘為其反應提供動力——這是一個更無害的選擇,儘管效力較低。 這種燃料不產生中子,因此幾乎沒有放射性,使機器易於維修和維護。 現有核能以裂變為基礎,在裂變過程中,一種較重原子分裂成較輕的原子。 核聚變的工作原理是將兩種輕原子結合起來,生成一種更重的原子。
复制恒星的过程需要多长时间,将取决于通过全球伙伴关系和合作来调动资源。 核聚變 简单地说,核聚变是两个轻原子核结合成一个较重的原子核并释放出巨大能量的过程。 等离子体是一种由正离子和自由移动的电子组成的高温带电气体,具有不同于固体、液体和气体的独特性质。 例如中國在法國南部的國際熱核聚變實驗堆(ITER)計劃中有所貢獻,除了歐盟國家,印度、日本、俄羅斯、韓國和美國也都參與其中,該計劃預計2025年測試。
核聚變: 核聚变反应装置
關於人類多久可以看到核聚變被用於發電的問題,勞倫斯利佛摩國家實驗室主任布迪爾說,目前仍然有重大障礙,但是「通過共同努力和投資,對基礎技術進行幾十年的研究,我們就可以建造一座發電廠」。 美國科學家宣佈核聚變(核融合)研究取得重大突破,首次實現了聚變反應的淨能量增益,即從聚變實驗中產生的能量多於引發反應的能量。 核聚變 2006年5月24日[17],參加這一專案的歐盟、美國、中國、日本、韓國、俄羅斯和印度7方代表草簽了一系列相關合作協議,標誌著這項計劃開始啟動。
核聚变产生的能量非常大——是核裂变反应的四倍,而且聚变反应可以成为未来聚变动力堆的基础。 各种计划要求第一代核聚变反应堆使用氘(重氢)和氚(超重氢)的混合物。 理论上,只要有几克这些反应物,就有可能产生一太(万亿)焦耳的能量,这大约是发达国家的一个人在60年内所需要的能量。 太阳具有巨大引力,自然会诱发核聚变,但如果没有这种引力,就需要比太阳更高的温度才能发生反应。 在地球上,我们需要超过1亿摄氏度的温度和强大的压力,以使氘和氚发生聚变,同时还需要充分的约束,使等离子体和核聚变反应维持足够长的时间,使产生的能量大于启动反应所需的能量。 安徽這個團隊提出的下一個目標是設計出一個能產生電力的完全成熟的核聚變反應堆。