那年那兔那些事儿吧 关注:1,109,598贴子:26,935,567

【科技】 150329学生科普一下可控聚变未来阶段真正的难关

只看楼主收藏回复

楼主在本吧看到过一个科普磁约束受控核聚变的帖子,那个帖子主要为大家介绍了磁约束的概念和装置;为大家普及了我国和国际上研究核聚变的历史和现状。
但是那个帖子涉及到的主要是对过去经验教训的总结,了解到了我们已经取得的成就。但是受控核聚变未来将会遇到哪些坎坷,这些并没有提及。
楼主去年在中国科学院大学时听到等离子所的专家给我们的一个报告,深受震撼。本人在讲座后提问了两个问题,解开了我一部分疑惑。我在这里为大家描述一下,一线研究人员亲口告诉我们的真相。那就是,磁约束受控核聚变现阶段实用化最大的难题之一。


IP属地:四川1楼2015-03-29 21:03回复
    在讲述受控核聚变实用化的障碍之前,我需要做个铺垫。讲一下核聚变释放能量的基本知识。
    我们都知道原子核是由带正电的质子和中性的中子构成。除氢元素的其中一个同位素氕只有一个质子外,一般原子核均由质子和中子组成。
    不知道有没有人困惑过,为啥就就没有稳定的原子核只由质子组成?按理说核力比电磁力(库仑力)大不少呀?! 其实这里有个概念错误。核力不是强相互作用力。强相互作用力强度远大于电磁力,这是对的。但是真正的强相互作用力是夸克通过胶子传播的短程力,而这种相互作用的绝大部分被约束在质子和中子内部,只有由于质子和中子靠的比较近时,少量强相互作用力的“泄漏”带来了所谓的核力。这有点像平时我们碰到不带电的物体不会受到电磁力明显的作用,但是两块打磨得很光滑的表面挤在一起时,分子间的相互作用力可以让他们“粘在”一起。这就是整体中性的分子在靠近时由于其内部结构本质是带电的,而导致的局部带电。这就是分子间相互作用里(范德瓦尔斯力)的来源,它本质上是组成分子的原子内部电磁力的某种泄漏。这根核力是质子中子内强力的泄漏是一样的。


    IP属地:四川2楼2015-03-29 21:03
    收起回复
      这是楼主研究课题?


      IP属地:广东来自Android客户端5楼2015-03-29 21:05
      收起回复
        人类该怎么办? 那就跳过第一部,直接用含有中子和重氢聚变就可以了。当然直接用上面那个循环图最后一步,氦3最方便。可是,氦3地球基本没有,大量开采月球的氦3除非我们掌握了可控核聚变否则成本无法控制。这是个死循环,都掌握了聚变了就没这么多事了。
        现在理论可行的除氦3之外,就是用氘+氚聚变了。
        可惜,氚是半衰期只有12.43年(注意小数点)的同位素,所以地球上也几乎没有。欸?不对呀! 氢弹哪来的氚? 最早实验用的一点氚可以用中子照射重水,或者中子撞击锂6得到。现在氢弹用氘化锂6,借助核裂变释放的中子可以把锂6打成两半儿,正好两个氚,所以氢弹聚变材料是固体的,地壳里还都挺多的。


        IP属地:四川7楼2015-03-29 21:06
        收起回复
          其实我当时很悲观。就像你不可能找到任何材料可以耐受上亿度高温不损坏。同样,高能量的中子照射任何固体材料都会造成严重破坏。基本上撑不过一个月。就算材料性能逆天,能撑住一年也是不够的。火力电厂的锅炉,汽轮机和电机的无故障运行时间长的口怕。
          最近清华的那个流体机械材料让我有了点希望。只有指望可以流动,能够自我修复,自我替换的自修复材料的进步了。
          通过对那位来自等离子所的专家的报告总结。我得出以下结论。未来磁约束聚变的重点公关要求是:
          1. 研究耐辐射损伤的特殊材料,最理想的是自修复或者可以通过加热呀,通电呀,加磁场等方式修复的材料,否则无法稳定运转。再者可以考虑流动性的材料,虽然有损伤但是流动的可以直接换掉。
          2. 中子倍增和氚增殖回收的效率。目前的中子倍增和氚增殖回收效率不够高,无法维持初始点火用氚的消耗。这本质上还是中子物理的问题。所以对中子这种不受电磁控制的东西很是头疼。
          我问了那位专家一个问题,就是目前磁约束本身还有没有大的障碍了。他明确说约束本身的问题在过去的三十年里基本解决了。未来的问题都压在材料这一块儿了!!!可以耐受中子照射的材料,可以高效倍增中子的材料可以高效回收并储存氚的材料。这个问题何时能解决,恐怕没人敢说,因为材料研究过于基础。
          科普部分基本结束了,后面说些周边的话题,否则不接兔吧地气ovo


          IP属地:四川9楼2015-03-29 21:06
          收起回复
            关于中子倍增和氚增殖需要的铍和锂,最多的地方应该是xin-jiang,xi-zang。绝对保证对西部的控制和发展!!!
            以下百科:
            中国是世界上铌、钽、锂、铍等稀有金属矿产资源最丰富的国家。中国的锂、铍、铌、钽矿的储量在世界上都居第一二位。据美国矿业局(1981~1994年)估计,世界锂、铍、铌、钽矿产储量基础为:锂(金属量)840万吨,铍(金属量)72.6万吨,铌(金属量)420万吨,钽(金属量)3.5万吨。中国这4种矿产,据地质矿产部举办的《新中国成立四十周年地矿工作成就展览》统计资料(地质出版社,1992年出版):我国钽矿、锂矿占世界第1位,铌矿、铍矿均占第2位。
            主意,美国不愧是被上天眷顾的土地,在这些矿藏上和中国基本一样,甚至锂矿最丰富的南美很容易被美国掌握。中国的这些矿藏主要在西部,包括四川。中国每年用锂有缺口,在进口,但国外炒作中国拥有世界第一大锂矿在xi-zang。如果有一天聚变要迈向实用化,你们赶紧去买锂,铍有关企业的股票去吧!!!!!!!!!!!锂将成为战略储备物资,比海水里的氘珍贵多了!


            IP属地:四川10楼2015-03-29 21:07
            收起回复
              没怎么看懂


              IP属地:湖南来自Android客户端14楼2015-03-29 21:09
              收起回复
                前排留名


                来自Android客户端17楼2015-03-29 21:52
                回复
                  如果没有爱因斯坦这种天才,估计能运用得五十年后


                  IP属地:湖北来自Android客户端18楼2015-03-29 21:54
                  收起回复
                    核聚变,有没有相关的大企业领头?我等着这次故事跌倒2000点入手聚变相关公司。


                    来自Android客户端19楼2015-03-29 21:55
                    收起回复
                      小心钓鱼


                      IP属地:广东20楼2015-03-29 22:06
                      回复
                        前排贩卖二向箔


                        IP属地:黑龙江21楼2015-03-29 22:07
                        收起回复
                          孙子,告诉我 25万能在上海买什么


                          来自Android客户端22楼2015-03-29 22:09
                          收起回复