核聚变什么时候能进行商业运转?

2024-11-17 23:43:58
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回答1:

核聚变实现有几个难点:(只针对托卡马克磁约束)第一,等离子体的性质研究非常不透彻。核聚变是让原子核碰撞发生反应,所以首先需要将原子电离,即将原子核外的电子剥离;而一旦一团原子中的部分电离,但整体又是电中性,我们就称呼这团东西是等离子体。等离子体是非常复杂的东西,既有流体的特点,又和电磁场互相作用。在高温高密度(聚变要求)下等离子体的特性更加不可控,各种不稳定性、反常输运、高能粒子等等远远超出目前人们的认知,所以无法稳定约束等离子体,也就无法实现聚变。对等离子体性质的研究持续了五六十年,进展只能说不多。解决办法:虽然不了解等离子体的特性,但是不同装置的结果都反映出等离子体的密度温度约束时间的乘积满足一定的定标率,即装置越大参数越高这个乘积越大;而劳逊判据告诉我们只要这个乘积达到某个阈值就可以达到聚变点火条件。所以把装置造大、把参数提高,在满足劳逊判据条件下,哪怕没弄明白等离子体性质,但还是可以实现聚变(也就是知其然不知其所以然,先用着,为什么以后再说)。ITER就是这个思想的产物。在ITER上将实现真正的自持的氘氚反应,为以后真正的聚变发电打下最为坚实的一步(然并卵,本来应该这两年放电的,因为太贵被大大延后,现在说要2025年才能有等离子体了,摊手)第二,材料问题。在真正的等离子体放电时会有大量高能中子逃逸(因为中子不带电,无法被磁场约束),中子轰击真空室壁会对真空室壁造成破坏,所以对真空室壁的材料有很高的要求。解决办法:屏蔽包层(后面说)第三,氚自持。反应要求最低的聚变反应是氘氚反应,氘海水里有很多,但氚含量不多,所以需要找到可靠的氚自持的方法,也就是在聚变反应中可以有源源不断的氚自己生成。解决办法:锂屏蔽包层。包层就是真空室内面对等离子体的那一侧额外包裹的一层东西,主要目的是吸收上面说的高能中子;另一方面,吸收了以后最好利用起来,怎么利用呢,就是用锂做这个包层,锂吸收高能中子还能发生反应,生成氚,氚回到等离子体中继续发生聚变反应,这样一来不就完美啦。目前在研究的主要是这三方面的难题。其实真正说来,第二第三点还不是最紧要的难题,谁让现在还没有真正实现聚变放电呢~其实第一点对等离子体性质的研究是聚变方向最关心的物理问题;而后面的屏蔽包层的是工程问题。至于其他方面,比如加热方式、比如将热能引出等问题,其实也都非常困难,不过在现阶段在上面说的三个大问题面前这些都只是小问题。