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原标题:暗黑无限动力来了!可控核聚变诞生:10克燃料养活全世界 美国麻省理工大学(MIT)最近闷声搞
美国麻省理工大学(MIT)最近闷声搞了个大新闻:他们拿到了意大利动力公司 ENI 的 5000 万美元出资,要在未来 15 年制作一座年发电量 200 兆瓦的发电站。其间 3000 万美金,将在未来三年中用于先导研讨。
MIT 的姿态水平的确是高,可到底是什么技能,能让意大利人在一个发电站身上,一扔便是半个亿?
虽然 200 兆瓦的装机规划说大不大(我国的秦山核电站 180 兆瓦,三峡水电站到达了 20000 兆瓦以上),但意大利人这钱花的可一点都不冤。
常重视科技前沿的朋友看到这儿估量现已开端振奋了。由于这短短五个字,意味着几乎取之不尽,用之不竭的清洁动力。
跟现在核电站运用的核裂变燃料比较,核聚变运用的是氢的一种同位素:氘,十来克就能满意全人类一年的电力需求,并且大海里处处都是。
理论核算标明,地球上氘的总量满足人类用上几百亿年。 要知道太阳还剩余的寿数也就50亿年罢了,这个资源储量,是真实意义上的“满足用到地老天荒”。
有了这种“无限动力”,人类将真实进入现在称为“科幻”的那个世界,补全臭氧空泛、遏止气候变化,移山填海乃至星际飞行……全都不在话下。夏天再也不必忧虑没电开空调了。
这种“无限动力”的诱惑力(和开发难度)乃至在科幻小说中都有表现:《三体》第二部中,章北海不吝杀人也要研制的,正是核聚变航天发动机。
具有无限动力之后的未来日子在三体中也有描绘:深埋在地下的现代城市,无线供电设备遍及全城(手机续航有救了),依托核聚变的巨大能量,农业完全工厂化,一个星期就能收成一季粮食作物……这些是科学幻想,更是核聚变完成后近在眼前的未来。
更美好的是,核聚变发生的高能中子还能够随手处理核废料,让他们的半衰期从几万年缩短到数百年。这样的发电技能,几乎便是人类朝思暮想的动力圣杯。
说起来有点令人惊奇,核聚变技能其实不是什么新鲜玩意儿。聚变理论的第一次提出是在1920年,眼看再过两年便是一个世纪前的东西了。但现在人类完成的核聚变,多少都面对一个问题:
不可控核聚变便是氢弹,诞生于上世纪50年代美苏暗斗时期。虽然威力巨大,但仅仅作为兵器,瞬间开释悉数能量。靠它发电肯定是别想了。
想要让核聚变发电,首先得找个东西把聚变资料装起来。但可控核聚变本质上便是人工太阳,惯例资料肯定装不住。上世纪50年代,几位苏联科学家提出用巨大的磁力来束缚带聚变燃料。这个理论成了可控核聚变的规划根底,一向被沿用到今日。
事实证明他们是对的,这种被称为“托卡马克”的设备的确能成功运转。仅仅运转时刻只能以秒核算,时刻一长就得赶忙停机,以免烧坏。
并且现在的核聚变满是亏本生意:这些磁束缚设备靠电力驱动,可运转一次发生的能量,还不如焚烧用掉的多。开机一次赔一次,这就有点受不了了。
种种要素,让这些核聚变设备全成了美元焚烧炉。尤为夸大的一个事例是世界热核聚变试验反应堆(ITER)。它动用了包含我国在内的 7 国之力,原定预算 100 亿欧元,花费 10 年建成。但 2013 年开工后短短两年半,光修建成本就花掉了 150 亿美金,到现在还没搞完。
跟这些烧钱的怪物比起来, ENI 对 MIT 的出资仅有半个亿,几乎不要太廉价。可问题是,这么多大国都没能搞定的高难操作, MIT 哪儿来的决心,用百分之 0.5 的预算就能搞定?
传统的超导电磁铁大多是超级贵的合金原料,需要用相同超级贵的液氦冷却才干作业。 MIT 就预备从这儿下手,经过特别涂料,让一般的钢转化成超导体。一旦成功,不只造价大大下降,发生的磁场更能够到达现存设备的 4 倍,让整个设备的功率添加 10 倍以上。
磁铁技能成功之后,MIT的下一步便是制作聚变反应堆原型和中试发电厂。假如顺畅,这仅有 ITER 百分之 0.5 的预算,最终会制造出一个体积只要对方 1/65 的聚变反应堆,规划热功率估计为 200 兆瓦,相当于 ITER 输出功率的 1/5 ,几乎超值。
虽然听着简单,但这一切现在还仅仅未来展望。 MIT 估计将在超导磁铁上花费 2 到 3 年的时刻研讨, 5000 万美金里的 3000 万也会先花在这个当地。一旦廉价超导磁铁研讨获得成功,可控核聚变“扭亏为盈”就很有期望了。
核聚变范畴里有个打趣,叫“ 50年咒骂 ”。是说每次核聚变发电获得重大突破,都会宣称 50 年内完成使用。
除了这次,可控核聚变的上一次刷屏,应该是上一年夏天,合肥“东方超环”设备的突破性发展,高束缚安稳运转超越 100 秒,发明了新的世界纪录。但间隔想开就开、想停就停的发电反应堆,还有不少间隔。
相同的资金拿去制作水电、核电乃至太阳能电站,都比核聚变研讨来的更快更实际,虽然和聚变研讨成功后的报答比较,前三种方法获得的那点能量几乎何足挂齿。
不知道是不是对研讨远景早有预见,苏联物理学家,“托卡马克”之父,列夫·阿齐莫维齐(便是邮票上这位)曾有过这么一句话:
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