Изграждането на най -добрия домакин за китайското ядрено устройство за синтез започна цялостно
На 1 октомври беше направен ключов пробив при изграждането на китайското устройство за ядрено синтез най -добре.
Основата с тегло над 400 тона беше успешно инсталирана и ще бъде използвана за носене на най -добрия гостоприемник с общо тегло от около 6700 тона, което отбелязва всеобхватния старт на строителството за тежките машини на тази голяма страна.
В бъдеще това устройство ще бъде първата международно валидирана демонстрация на производството на електроенергия за ядрено синтез и се очаква да запали първата светлина чрез ядрен синтез до 2030 г.
Ядрен синтез: Крайната парола за изследване на космическата енергия
От мистерията на непрекъснатото изгаряне на слънцето в продължение на 4,6 милиарда години до крайния стремеж на човечеството от "неизчерпаема" чиста енергия, ядреният синтез винаги е бил една от най -ослепителните изследователски посоки в областта на науката. Не само основната движеща сила звездите да излъчват светлина и топлина във Вселената, но и режеща технология -, която има потенциал да промени напълно човешкия енергиен пейзаж.
Simply put, nuclear fusion refers to the process of lighter atomic nuclei (such as hydrogen isotopes deuterium and tritium) overcoming electrostatic repulsion (Coulomb repulsion) between nuclei at extremely high temperatures and pressures, colliding and fusing into heavier atomic nuclei (such as helium), while releasing enormous amounts of energy. Този процес следва масовото уравнение на Ейнщайн „E=MC ²“ - Общата маса на слетите ново ядро е малко по -малка от сумата от масите на двете ядра преди сливане, а намалената маса (масовата загуба) ще бъде освободена под формата на енергия, с енергийна плътност, далеч надвишаваща всякаква енергия, използвана от всякаква енергия.
За да се разбере енергийната интензивност на ядреното сливане, е необходим само един набор от сравнение на данни: енергията, освободена от реакция на синтез от 1 килограм деутериев тритий смес, е еквивалентна на топлината, генерирана от изгарянето на 27000 тона стандартни въглища, или енергията, генерирана от пълното горене на 120 тона бензин; Въпреки това, енергията, освободена от ядрено делене на същото качество (като уран - 235), е само около 1/4 от тази, освободена от ядрен синтез. По -важното е, че източниците на гориво за ядрен синтез са почти безкрайни - деутерият е широко присъстващ в морската вода на Земята, а всеки литър морска вода съдържа деутерий, който може да освободи енергия, еквивалентна на 300 литра бензин чрез сливане. Деутерият, съдържащ се в морска вода по целия свят, може да отговори на енергийните нужди на човечеството за повече от милион години; Въпреки че тритият е изключително рядък по своята същност, той може да бъде изкуствено приготвен чрез реагиране на литий (елемент, изобилен в земната кора) с неутрони, и няма проблем с „недостиг на гориво“.
Въпреки това, постигането на контролируемо ядрено синтез не е лесна задача и основното му предизвикателство се крие в „Как да създавате и поддържате екстремни условия за ядрено сливане“. Вътре в слънцето гравитационният срив създава висока температура от 15 милиона градуса по Целзий и високо налягане от 250 милиарда атмосфери, естествено отговаря на "условията на запалване" за ядрено сливане; Но на земята хората не могат да повторят толкова силна гравитация и могат да симулират само екстремни среди чрез технологични средства. Понастоящем има две основни изследвания:
Един тип е сливане на магнитно затвор, представен от международния термоядрен експериментален реактор (ITER), обикновено известен като „изкуствено слънце“. Той използва супер силно магнитно поле (около 100000 пъти по -силен от магнитното поле на Земята), за да ограничи плазмата (четвъртото състояние на материята, където атомните ядра и електрони са разделени) с температура до 150 милиона градуса по Целзий в кръгова вакуумна камера (Tokamak устройство), като избягва високо - температурна плазма от контактното устройство, като избягва високото охлаждане, докато не е Плазма за отговаряне на условията, необходими за реакции на сливане. През 2023 г. китайското устройство за „изкуствено слънце“ (източно) постигна непрекъсната работа на плазмата на 120 милиона градуса по Целзий за 403 секунди, като постави световен рекорд и поставя основата за последващи експерименти на ITER.
Друг тип е инерционното ограничаване на сливането, представено от Националното съоръжение за запалване (NIF) на Съединените щати. Той фокусира 192 високи - енергийни лазери върху деутериев тритий мише не е възможно. През декември 2022 г. NIF постигна "нетна печалба от енергия" за първи път - енергията, освободена от реакциите на синтез, надвишава енергията на входния лазер, отбелязвайки основен пробив в инерционния път на задържане.
В допълнение към високата енергийна плътност и изобилното гориво, ядреното сливане има и крайна безопасност и екологична приятелска. За разлика от ядреното делене, реакциите на ядрено синтез незабавно ще приключат, след като се загубят екстремни условия (като прекъсване на магнитното поле или лазерно спиране) и няма риск от „срив на ядрото“; Основният реакционен продукт е хелий (не - токсичен и безобиден инертен газ), който не произвежда дълги - срочни радиоактивни отпадъци като ядрено делене и почти няма замърсяване към околната среда.
Въпреки че човешките същества все още не са постигнали търговско производство на електроенергия за ядрено синтез (очаквано да изискват 30-50 години технологични пробиви), всяка стъпка на напредък в ядреното сливане, от естественото сливане на слънцето до постепенните пробиви в лабораторията, тласка човечеството по-близо до целта на „свободата на енергията“. В бъдеще, когато електроцентралите за ядрено синтез се разпространяват по целия свят, човечеството напълно ще се освободи от зависимостта от изкопаемите горива, ще разреши глобални проблеми като изменението на климата и недостига на енергия и ще въведе в нова ера, основана на чиста и неограничена енергия.
